이번 시네마토그래피 쿼드콥터의 목표는 실사 촬영과 시네마토그래피에 사용할 수 있는 오픈 소스 플랫폼을 만들고, 쿼드콥터의 목적에 따라 조정하거나 조작할 수 있는 플랫폼을 제공하는 것이다.
배경
이 프로젝트의 목표는 4K 해상도 사진과 비디오를 캡처할 수 있는 오픈 소스 쿼드콥터 플랫폼을 만드는 것입니다. 이 플랫폼은 쿼드콥터의 소프트웨어와 전자 장치를 제어하기 위해 이전 오픈 소스 하드웨어를 기반으로 하며 프레임은 오픈 소스 소프트웨어 FreeCAD를 사용하여 설계되어 3D 인쇄 프레임을 만듭니다. 이 3D 인쇄 프레임 및 오픈 소스 구성 요소는 신뢰할 수 있고 사용자 정의 가능한 플랫폼을 유지하면서 이 프로젝트의 비용을 최소화합니다. 쿼드콥터에는 수명을 늘리기 위해 내후성 기능도 포함되어 있습니다.
문제 설명
4K 해상도 카메라를 지원하는 쿼드콥터에 대한 현재 시장 옵션은 제한적이고 비쌉니다. 일반적인 쿼드콥터 구성 요소와 오픈 소스 옵션을 사용하는 이 솔루션을 통해 일반 사용자는 이 기존 플랫폼을 구축하여 필요에 맞는 쿼드콥터를 만들 수 있습니다. 이 플랫폼을 통해 사용자는 완전히 오픈 소스이며 대중에게 무료로 제공되는 소프트웨어를 사용하면서 프레임의 기능을 조작하거나 변경할 수 있습니다. 이를 통해 값비싼 프로토타이핑 비용을 없애고 사용자가 쿼드콥터를 사용자 지정하여 추가 페이로드를 추가할 수 있습니다.
프로젝트 의의
이 쿼드콥터를 사용하면 사용자는 자신의 영화 촬영 요구 사항에 맞는 맞춤형 플랫폼을 만들 수 있습니다. 이를 통해 사용자는 추가 페이로드를 추가하거나 프레임의 크기를 변경하여 각 시나리오에 맞게 더 크거나 작은 쿼드콥터를 만들 수 있습니다.
프로젝트 목표:
- 오픈 소스 소프트웨어를 사용하여 프레임 플랫폼 생성
- FreeCAD를 사용하여 프레임의 3D 모델 생성
- FreeCAD의 오픈 소스 플러그인을 사용하여 프레임의 3D 어셈블리 생성
- FreeCAD에서 오픈 소스 플러그인을 사용하여 FEA 분석 수행
- 비행 중 낙하를 견딤
- PETG 필라멘트를 활용하여 프레임을 3D 프린팅
- 핸드헬드 리모콘을 사용하여 쿼드콥터 제어
- 쿼드콥터의 작동을 제어하기 위해 Arduino Uno R3 활용
- 내후성
- 쿼드콥터 중앙 내부에 필수 구성 요소를 수용할 덮개를 만듭니다.
- 각 구성 요소가 자체적으로 그리고 서로 간에 제대로 작동하는지 확인
- 비행 중인 쿼드콥터의 데모와 샘플 사진 및 동영상 만들기
향후 목표:
- 추가 페이로드에 대한 마운팅 생성
- quadctoper는 아래쪽에 추가 카메라 또는 장비를 부착할 수 있는 부착물이 있습니다.
- GoPro 마운팅 시스템 활용
- 쿼드콥터에 LiDAR 센서 부착
- "Follow Me" 기능과 자율 호버링 허용
- GPS 장치 부착
- 자율 호버링을 위해 LiDAR 센서와 페어링하면 GPS 위치 잠금이 가능합니다.
부품 선택
이 쿼드콥터는 오픈 소스이기 때문에 쿼드콥터를 만드는 데 사용되는 구성 요소는 모든 사람이 액세스할 수 있어야 합니다. 이 때문에 Arduino Uno R3는 오픈 소스 기반이고 미니멀하기 때문에 선택되었습니다. 이 Arduino는 사용자가 선택한 구성 요소를 코드에 입력하고 조정할 수 있는 MultiWii 드론 소프트웨어와 쌍을 이룹니다. 이 소프트웨어는 쿼드콥터를 비행하기 위해 선택되었기 때문에 프로토타이핑 프로세스를 단순화하기 위해 일반적인 구성 요소가 선택되었습니다. Emax MT2213-935KV 모터는 각 모터가 최대 935kV를 생성할 수 있으므로 10" 프로펠러와 쌍을 이룰 때 과도한 양력을 생성할 수 있으므로 선택되었습니다. 이 조합을 통해 쿼드콥터는 카메라 또는 기타 장비의 추가 페이로드를 부족 없이 운반할 수 있습니다. 이러한 고출력 모터를 선택했기 때문에, 30A BLHeli-S Rev16 V3 ESC와 3S 립 배터리도 모터에 전원을 공급하기 위해 선택되었습니다. 이러한 구성 요소는 모터에 충분한 전력을 공급하는 동시에 장시간 비행할 수 있도록 합니다. 쿼드콥터가 피치, 요, 롤을 정확하게 결정하기 위해 GY85 9자유도 IMU가 구현되었습니다. 이러한 각 구성 요소를 통해 쿼드콥터는 안전하고 효과적으로 비행할 수 있습니다. 이러한 구성 요소를 선택한 후에는 4k 사진과 비디오를 제공할 카메라를 선택해야 합니다. 이 작업을 위해 선택한 카메라는 RunCam Hybrid Micro FPV 카메라였습니다. 이 카메라는 온보드 microSD 카드를 사용하여 사진과 비디오를 캡처하므로 외부 모듈을 사용할 필요가 없습니다. 이러한 구성 요소는 모터에 충분한 전력을 공급하는 동시에 장시간 비행할 수 있도록 합니다. 쿼드콥터가 피치, 요, 롤을 정확하게 결정하기 위해 GY85 9자유도 IMU가 구현되었습니다. 이러한 각 구성 요소를 통해 쿼드콥터는 안전하고 효과적으로 비행할 수 있습니다. 이러한 구성 요소를 선택한 후에는 4k 사진과 비디오를 제공할 카메라를 선택해야 합니다. 이 작업을 위해 선택한 카메라는 RunCam Hybrid Micro FPV 카메라였습니다. 이 카메라는 온보드 microSD 카드를 사용하여 사진과 비디오를 캡처하므로 외부 모듈을 사용할 필요가 없습니다. 이러한 구성 요소는 모터에 충분한 전력을 공급하는 동시에 장시간 비행할 수 있도록 합니다. 쿼드콥터가 피치, 요, 롤을 정확하게 결정하기 위해 GY85 9자유도 IMU가 구현되었습니다. 이러한 각 구성 요소를 통해 쿼드콥터는 안전하고 효과적으로 비행할 수 있습니다. 이러한 구성 요소를 선택한 후에는 4k 사진과 비디오를 제공할 카메라를 선택해야 합니다. 이 작업을 위해 선택한 카메라는 RunCam Hybrid Micro FPV 카메라였습니다. 이 카메라는 온보드 microSD 카드를 사용하여 사진과 비디오를 캡처하므로 외부 모듈을 사용할 필요가 없습니다. 이러한 구성 요소를 선택한 후에는 4k 사진과 비디오를 제공할 카메라를 선택해야 합니다. 이 작업을 위해 선택한 카메라는 RunCam Hybrid Micro FPV 카메라였습니다. 이 카메라는 온보드 microSD 카드를 사용하여 사진과 비디오를 캡처하므로 외부 모듈을 사용할 필요가 없습니다. 이러한 구성 요소를 선택한 후에는 4k 사진과 비디오를 제공할 카메라를 선택해야 합니다. 이 작업을 위해 선택한 카메라는 RunCam Hybrid Micro FPV 카메라였습니다. 이 카메라는 온보드 microSD 카드를 사용하여 사진과 비디오를 캡처하므로 외부 모듈을 사용할 필요가 없습니다.
필라멘트 선택
이 쿼드콥터에는 강력한 모터가 포함되어 있기 때문에 프레임은 모터의 힘뿐만 아니라 낙하 또는 충돌로 인해 발생하는 힘도 견딜 수 있어야 합니다. 이 때문에 PETG는 인상적인 재료 특성으로 인해 쿼드콥터를 만들기 위해 선택된 재료였습니다. 프레임 구성 요소는 2.85mm 필라멘트를 수용하는 노즐을 사용하는 Lulzbot Taz Pro를 사용하여 3D 인쇄되었습니다.
인쇄 설정
프레임이 넘어져도 견딜 수 있을 만큼 충분히 강하려면 높은 충전 밀도가 사용됩니다. 삼각형의 채우기 패턴이 있는 80%의 채우기 밀도가 사용되었습니다. 이 충전 패턴과 밀도 덕분에 프레임이 넘어져도 견딜 수 있을 만큼 충분히 강해지지만 100% 충전 패턴에 비해 무게가 줄어듭니다. 높은 디테일 설정도 0.18mm의 레이어 높이와 함께 사용되었습니다.
프레임 구성 요소
| 부분 | 설명 | 세다 |
|---|---|---|
| RunCam 하이브리드 마이크로 FPV 카메라용 마운트가 있는 하단 플레이트. | 1 | |
| Arduino Uno R3용 마운트가 있는 상단 플레이트. | 1 | |
| 후방 팔. | 2 | |
| 전면 왼쪽 팔. | 1 | |
| 전면 오른쪽 팔. | 1 | |
| 팔을 위한 슬라이딩 커버. | 4 | |
| 필수 전자 장치를 보호하는 센터 커버. | 1 |
학점
Dylan Mercier , Joaquin Ganoza , Harris Neill이 개발한 수석 디자인 프로젝트