ხმით კონტროლირებადი 3D დაბეჭდილი ტრიკოპტერი: 23 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:20

ეს არის სრულად 3D დაბეჭდილი Tricopter თვითმფრინავი, რომლის მართვა და კონტროლი შესაძლებელია ხმოვანი კონტროლით Amazon's Alexa– ს გამოყენებით Raspberry Pi– ს მიერ კონტროლირებადი სახმელეთო სადგურის საშუალებით. ეს ხმით კონტროლირებადი სამკუთხედი ასევე ცნობილია როგორც ოლივერ ტრი.

ტრიკოპტერს განსხვავებით Quadcopter– ის უჩვეულო თვითმფრინავების კონფიგურაციისგან მხოლოდ 3 პროპელერი აქვს. ერთი ნაკლები ხარისხის კონტროლის შესავსებად, ერთ -ერთი როტორი გადახრილია სერვო ძრავით. ოლივერ ტრი აღჭურვილია Pixhawk Autopilot– ით, მოწინავე ავტოპილოტური სისტემით, რომელიც ფართოდ გამოიყენება კვლევის ან მოწინავე თვითმფრინავების ინდუსტრიაში. ამ ავტოპილოტის სისტემას შეუძლია ფრენის სხვადასხვა რეჟიმი, მათ შორის შემდგომი მოძრაობა, ნავიგაცია და მართვადი ფრენა.

ამაზონის Alexa გამოიყენებს მართვადი ფრენის რეჟიმს. ის დაამუშავებს ხმოვან ბრძანებებს და გაუგზავნის მათ სახმელეთო სადგურს, რომელიც ასახავს ამ ბრძანებებს MAVLink– ში (Micro Air Vehicle Communication Protocol) და აგზავნის მათ Pixhawk– ში ტელემეტრიის საშუალებით.

ეს ტრიკოპტერი, თუმც პატარა არის ძლიერი. მისი სიგრძეა დაახლოებით 30 სმ და იწონის 1.2 კგ, მაგრამ ჩვენი საყრდენი და საავტომობილო კომბინაციით მას შეუძლია 3 კგ -მდე აწევა.

ნაბიჯი 1: მასალები და აღჭურვილობა

ტრიკოპტერი

• 3 ჯაგრისის გარეშე DC ძრავა
• 3 ძრავის ლილვები
• 3 40A სიჩქარის ელექტრონული კონტროლერი
• 8x4 კომპოზიტური პროპელერები CCW
• ენერგიის განაწილების საბჭო
• მავთულები და კონექტორები
• TGY-777 სერვო ძრავა
• ბატარეა და ბატარეის კონექტორი
• 6x 6-32x1 "ჭრის ჭანჭიკები, თხილი*
• 3M ორმაგი საკეტი*
• Zip Ties*

ავტოპილოტი

• Pixhawk ავტოპილოტის ნაკრები
• GPS და გარე კომპასი
• 900MHz ტელემეტრია

უსაფრთხოების RC კონტროლი

• გადამცემი და მიმღები წყვილი
• PPM კოდირება

ხმის კონტროლირებადი სახმელეთო სადგური

• Raspberry Pi Zero W ნაკრები ან Raspberry Pi 3
• Amazon Echo Dot ან Amazon Echo პროდუქტები

აღჭურვილობა და ინსტრუმენტები

• შედუღების სადგური
• 3D პრინტერი
• ნემსის ცხვირსახოცი*
• ხრახნები*
• ალენის გასაღების ნაკრები*

* ნაყიდია ტექნიკის ადგილობრივი მაღაზიიდან

ნაბიჯი 2: შინაარსის ორგანიზაცია

ვინაიდან ეს საკმაოდ რთული და გრძელვადიანი პროექტია, მე ვაძლევ გზას ამ შენობის ორგანიზების სამ ძირითად მონაკვეთზე, რომელიც შეიძლება ერთდროულად შესრულდეს:

აპარატურა: ტრიკოპტერის ფიზიკური ჩარჩო და ძრავის სისტემა.

ავტოპილოტი: ფრენის კონტროლერი ითვლის PWM სიგნალს, რათა უზრუნველყოს თითოეული 3 ჯაგრისის მოტორი და სერვო ძრავა მომხმარებლის ბრძანებიდან გამომდინარე.

ხმის კონტროლი: ეს საშუალებას აძლევს მომხმარებელს გააკონტროლოს დრონი ხმოვანი ბრძანებების გამოყენებით და დაუკავშირდეს MAVLINK პროტოკოლის საშუალებით Pixhawk დაფას.

ნაბიჯი 3: Tricopter ჩარჩოს ნაწილების ჩამოტვირთვა

ტრიკოპტერის მთელი ჩარჩო 3D დაბეჭდილია Ultimaker 2+ –ზე. ჩარჩო დაყოფილია 5 ძირითად კომპონენტად, რათა მოერგოს Ultimaker 2+ ის ფირფიტა და გაუადვილოს ცალკეული ნაწილების ხელახლა დაბეჭდვა და შეკეთება, თუ ისინი დაზიანდებიან ავარიის დროს. Ისინი არიან:

• 2 წინა საავტომობილო იარაღი (main-arm.stl)
• 1 კუდის მკლავი (კუდი- arm.stl)
• 1 დამაკავშირებელი ნაჭერი კუდის საათსა და ორ წინა საავტომობილო იარაღს შორის (კუდი-მკლავი-ბაზა. სტილი)
• 1 კუდის ძრავის საყრდენი (საავტომობილო პლატფორმა. Stl)

ნაბიჯი 4: 3D ბეჭდვა Tricopter ჩარჩო

დაბეჭდეთ ეს ნაწილები მინიმუმ 50% შევსებით და გამოიყენეთ ხაზები შევსების ნიმუშად. გარსის სისქისთვის ვიყენებ კედლის სისქეს 0.7 მმ და ზედა/ქვედა სისქეს 0.75 მმ. დაამატეთ ასაშენებელი ფირფიტის ადჰეზია და შეარჩიეთ ზღვარი 8 მმ -ზე. ეს ჩარჩო დაბეჭდილია PLA პლასტმასის ძაფით, მაგრამ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ABS პლასტმასის ძაფები, თუ გირჩევნიათ უფრო გამძლე, მაგრამ უფრო მძიმე ტრიკოპტერი. ამ პარამეტრებით, <20 საათი დასჭირდა ამ ყველაფრის დაბეჭდვას.

თუ ზღვარი არ არის გამყარებული 3D პრინტერის ბეჭდვის ზედაპირზე, გამოიყენეთ წებოვანი ჯოხი და მიამაგრეთ ქვედაკაბა ბეჭდვის ზედაპირზე. დაბეჭდვის ბოლოს, ამოიღეთ ფირფიტა, ჩამოიბანეთ ზედმეტი წებო და გაწმინდეთ სანამ პრინტერში დააბრუნებთ.

ნაბიჯი 5: საყრდენების ამოღება და შეფუთვა

3D დაბეჭდილი ნაწილები იბეჭდება ყველგან საყრდენებით და გარე კიდეებით, რომელიც უნდა მოიხსნას შეკრებამდე.

ზღვარი არის PLA– ს ერთი ფენა და მისი ადვილად მოცილება შესაძლებელია ხელით. მეორეს მხრივ, საყრდენების ამოღება გაცილებით რთულია. ამისათვის დაგჭირდებათ ცხვირის ნემსის ცხვირი და ბრტყელი თავსახვევი. იმ საყრდენისათვის, რომელიც არ არის დახურულ სივრცეებში, გამოიყენეთ ნემსის ცხვირის საყრდენი, რომ დაამსხვრიოთ საყრდენები და გაიყვანოთ იგი. საყრდენებისათვის ხვრელების ან დახურული ადგილების შიგნით, რომელთა მიღწევა ძნელია ნემსის ცხვირით, ან გაბურღეთ ხვრელში, ან გამოიყენეთ ბრტყელი თავსაბურავი, რომ ამოიღოთ იგი გვერდიდან, შემდეგ ამოიღეთ იგი ნემსის ცხვირით. საყრდენების მოხსნისას იყავით ნაზი 3D დაბეჭდილ ნაწილთან ერთად, რადგან ის შეიძლება დაიხუროს, თუ ზედმეტად ხაზს უსვამთ მას.

მას შემდეგ, რაც საყრდენები მოიხსნება, ქვიშა მოაშორეთ უხეშ ზედაპირებს, სადაც ადრე იყო ან საგულდაგულოდ ამოჭერით დარჩენილი საყრდენი დანით. ხრახნიანი ხვრელების გასასუფთავებლად გამოიყენეთ მოსახვეწი ან საფქვავი ბიტი და დრემელი.

ნაბიჯი 6: Tricopter ჩარჩოს შეკრება

შეკრებისთვის დაგჭირდებათ ექვსი ჭანჭიკი (სასურველია მოჭრილი ჭანჭიკები, 6-32 ან უფრო თხელი, 1 სიგრძის) ჩარჩოს ერთად დასაფიქსირებლად.

მიიღეთ 3D დაბეჭდილი ნაწილები სახელწოდებით main-arm. STL და კუდი-arm-base. STL. ეს კომპონენტები გადაჯაჭვულია, როგორც თავსატეხი, კუდი-მკლავი-ბაზა მოთავსებულია ორი ძირითადი მკლავის შუაში. გაათანაბრეთ ოთხი ხრახნიანი ხვრელი და შემდეგ ჩადეთ ჭანჭიკები ზემოდან. თუ ნაწილები ადვილად არ ჯდება ერთმანეთთან, ნუ აიძულებთ მათ. ქვიშის კუდი-მკლავი-ბაზა სანამ არ გააკეთებენ.

შემდეგი, გადაიტანეთ კუდი-მკლავი კუდის მკლავის ძირის ამობურცულ ბოლოზე, სანამ ხრახნიანი ხვრელები არ გასწორდება. კიდევ ერთხელ, შეიძლება დაგჭირდეთ ქვიშა, სანამ არ ჯდება. დაახურეთ ზემოდან.

საავტომობილო პლატფორმის შესაქმნელად, თქვენ ჯერ უნდა ჩადოთ სერვო კუდი-მკლავის ღიობში, მიმართული უკან. ორი ჰორიზონტალური ხვრელი უნდა ემთხვეოდეს ხრახნიან ხვრელებს სერვოზე. თუ ხახუნის მორგება არასაკმარისია, შეგიძლიათ მისი ხვრელი ამ ხვრელების მეშვეობით მოათავსოთ. შემდეგ განათავსეთ საკონტროლო რქა სერვოზე, მაგრამ არ შეაგრილოთ ის. ეს მოდის მომენტში.

გადაიტანეთ საავტომობილო პლატფორმის ღერძი ხვრელში კუდის მკლავის ბოლოში და მეორე მხარეს რქაზე. რქა მშვენივრად უნდა მოერგოს პლატფორმის საყრდენს. დაბოლოს, მოათავსეთ რქის ხრახნი როგორც პლატფორმის ხვრელში, ასევე რქაზე, როგორც ეს მოცემულია ზემოთ მოცემულ სურათზე.

ნაბიჯი 7: მოტორსის დაყენება

ჯაგრისის ძრავები არ მოყვება პროპელერის ღერძებს და სამონტაჟო ჯვარედინ ფირფიტას წინასწარ მიმაგრებულს, ასე რომ, პირველ რიგში დაახურეთ ისინი. შემდეგ თქვენ დააჭერთ მათ საავტომობილო პლატფორმაზე და ტრიკოპტერის ძირითად მკლავებზე ან ხრახნებთან ერთად, ან M3 აპარატის ხრახნებითა და თხილით. თქვენ შეგიძლიათ მიამაგროთ პროპელერები ამ საფეხურზე, რათა უზრუნველყოთ კლირენსი და აღფრთოვანებული იყოთ თქვენი ხელებით, მაგრამ ამოიღეთ ისინი წინასწარი ფრენის ტესტირებამდე.

ნაბიჯი 8: ავტოპილოტის დაფის გაყვანილობა

შეაერთეთ სენსორები Pixhawk ავტოპილოტის დაფაზე, როგორც ეს მოცემულია ზემოთ დიაგრამაში. ესენი ასევე მითითებულია ავტოპილოტის დაფაზე და საკმაოდ მარტივია დაკავშირება, ანუ ზუზერი უკავშირდება ბუზერის პორტს, გადამრთველი უკავშირდება გადართვის პორტს, დენის მოდული უკავშირდება დენის მოდულის პორტს და ტელემეტრია უერთდება telem1 პორტს. GPS- ს და გარე კომპასს ექნება კონექტორის ორი კომპლექტი. შეაერთეთ ერთი მეტი ქინძისთავით GPS პორტთან და პატარა I2C- თან.

ეს DF13 კონექტორები, რომლებიც შედიან Pixhawk– ის ავტოპილოტის დაფაზე, ძალიან მყიფეა, ასე რომ ნუ გაიყვანთ მავთულხლართებს და უბიძგებთ და უბიძგებთ პირდაპირ პლასტმასის გარსზე.

ნაბიჯი 9: რადიოსაკომუნიკაციო სისტემის გაყვანილობა

რადიო კონტროლის საკომუნიკაციო სისტემა გამოყენებული იქნება როგორც უსაფრთხოების სარეზერვო საშუალება ოთხკუთხედის გასაკონტროლებლად იმ შემთხვევაში, თუ სახმელეთო სადგური ან Alexa გაუმართავია ან შეცვლის სხვა ბრძანებას.

შეაერთეთ PPM დამშიფრავი რადიო მიმღებთან, როგორც ეს მოცემულია ზემოთ მოცემულ სურათზე. ორივე PPM კოდირება და მიმღები არის წარწერიანი, ასე რომ დაუკავშირეთ S1 S6 სიგნალის ქინძისთავებს 1 – დან 6 – მდე თქვენი მიმღებისათვის. S1– ს ასევე ექნება დამიწების და ძაბვის მავთულები, რაც მიმღებს აძლიერებს PPM კოდირების საშუალებით.

ნაბიჯი 10: დენის გამანაწილებელი დაფის შედუღება

PDB მიიღებს შეყვანას ლითიუმის პოლიმერული (LiPo) ბატარეიდან ძაბვით და დენით 11.1V და 125A, და გაანაწილებს მას სამ ESC– ზე და გააძლიერებს Pixhawk Autopilot დაფას დენის მოდულის საშუალებით.

ეს ენერგიის მოდული ხელახლა იქნა გამოყენებული წინა პროექტისგან, რომელიც გაკეთდა მეგობართან ერთად.

სანამ შედუღებდით მავთულხლართებს, გათიშეთ სითბო, რათა მოერგოს თითოეულ მავთულს, რათა შემდგომში მოხდეს მისი მოკლედ შერთვის თავიდან აცილების მიზნით. შეაერთეთ მამრობითი XT90 კონექტორი PDB ბალიშებამდე, შემდეგ 16 AWG მავთული ESC– ებზე, რასაც მოჰყვება XT60 კონექტორები ამ მავთულხლართებზე.

PDB ბალიშებზე მავთულის შესაკრავად, თქვენ უნდა შედოთ ის თავდაყირა ისე, რომ სითბოს შემცირება მოერგოს ტერმინალებს და იზოლირებდეს. მე ყველაზე მარტივად გამოვიყენე დამხმარე ხელები მავთულხლართების დასაჭერად (განსაკუთრებით დიდი XT90 კაბელი) და მაგიდაზე დასვენებული PDB თავზე. შემდეგ შეაერთეთ მავთული PDB ბალიშის გარშემო. შემდეგ, გადაიტანეთ სითბოს შემცირება ქვემოთ და გაათბეთ იგი სქემის იზოლაციისთვის. გაიმეორეთ ეს დანარჩენი ESC მავთულისთვის. XT60– ის გასაყიდად, მიჰყევით წინა ნაბიჯს, თუ როგორ შეიცვალა ESC ბატარეის ტერმინალი XT60– ით.

ნაბიჯი 11: ძრავების და ელექტრონული სიჩქარის კონტროლერების გაყვანილობა

ვინაიდან ჩვენ ვიყენებთ ჯაგრისის DC ძრავებს, მათ ექნებათ სამი მავთული, რომელიც დაუკავშირდება ელექტრონული სიჩქარის კონტროლერის (ESC) სამ მავთულის ტერმინალს. საკაბელო კავშირის წესრიგს არ აქვს მნიშვნელობა ამ ნაბიჯისათვის. ჩვენ ამას შევამოწმებთ, როდესაც პირველად ჩავრთავთ ტრიკოპტერს.

სამივე ძრავის ბრუნვა უნდა იყოს საათის ისრის საწინააღმდეგოდ. თუ ძრავა არ ბრუნავს საათის ისრის საწინააღმდეგოდ, მაშინ გადართეთ სამი მავთულიდან ორი ორი ESC- სა და ძრავას შორის, რომ შეცვალოთ ბრუნვა.

შეაერთეთ ყველა ESC ელექტროენერგიის განაწილების დაფაზე, რათა უზრუნველყოს ენერგია თითოეულ მათგანზე. შემდეგ შეაერთეთ წინა მარჯვენა ESC პიქშავკის მთავარ გასასვლელთან 1. შეაერთეთ წინა მარცხენა ESC pixhawk– ის მთავარ 2 –ზე, servo– ს მთავარ 7 – ზე, ხოლო დარჩენილი კუდი ESC– ზე მთავარ 4 – ზე.

ნაბიჯი 12: ავტოპილოტის ფირმის დაყენება

ამ ტრიკოპტერის ასაშენებლად შერჩეული firmware არის Ardupilot's Arducopter ერთად Tricopter Configuration. მიჰყევით ნაბიჯებს ოსტატში და შეარჩიეთ tricopter– ის კონფიგურაცია firmware– ში.

ნაბიჯი 13: შიდა სენსორების დაკალიბრება

მეორე ადგილი ხმის გააქტიურებულ გამოწვევაში