Цель этого кинематографического квадрокоптера — создать платформу с открытым исходным кодом, которую можно использовать для натурной фотографии и кинематографии, а также предоставить платформу, которую можно настраивать или манипулировать в зависимости от целей квадрокоптера.
Содержание
Фон
Цель этого проекта — создать платформу для квадрокоптера с открытым исходным кодом, способную снимать фотографии и видео с разрешением 4K. Эта платформа основана на предыдущем аппаратном обеспечении с открытым исходным кодом для управления программным обеспечением и электроникой квадрокоптера, а рама разработана с использованием программного обеспечения с открытым исходным кодом FreeCAD для изготовления 3D-печатной рамы. Эта 3D-печатная рама и компоненты с открытым исходным кодом делают стоимость этого проекта минимальной, сохраняя при этом надежную и настраиваемую платформу. Квадрокоптер также содержит функции, которые делают его устойчивым к погодным условиям, чтобы увеличить его долговечность.
Постановка задачи
Текущие рыночные варианты квадрокоптера, поддерживающего камеру с разрешением 4K, ограничены и дороги. Используя стандартные компоненты квадрокоптера и варианты с открытым исходным кодом, это решение позволяет обычному пользователю использовать существующую платформу для создания квадрокоптера в соответствии со своими потребностями. Эта платформа позволяет пользователю манипулировать или изменять функции на раме, используя программное обеспечение с полностью открытым исходным кодом и бесплатное для общественности. Это устраняет дорогостоящие затраты на прототипирование и позволяет пользователю настраивать квадрокоптер для добавления дополнительных полезных нагрузок.
Значение проекта
Этот квадрокоптер позволяет пользователю создать индивидуальную платформу в соответствии с его кинематографическими потребностями. Это позволяет пользователю добавлять дополнительные полезные нагрузки или изменять размеры рамы, чтобы сделать квадрокоптер большего или меньшего размера для каждого сценария.
Цели проекта:
- Создайте каркасную платформу с помощью программного обеспечения с открытым исходным кодом
- Используйте FreeCAD для создания 3D-моделей рамы
- Используйте плагины с открытым исходным кодом в FreeCAD для создания 3D-сборки рамы.
- Используйте плагины с открытым исходным кодом в FreeCAD для выполнения анализа FEA.
- Выдержать падение во время полета
- Используйте нить PETG для 3D-печати рамы
- Управляйте квадрокоптером с помощью ручного пульта дистанционного управления.
- Используйте Arduino Uno R3 для управления работой квадрокоптера.
- Атмосферостойкий
- Создайте крышку для размещения основных компонентов внутри центра квадрокоптера.
- Убедитесь, что каждый компонент работает должным образом сам по себе, а также друг с другом
- Создайте демонстрацию квадрокоптера в полете и образцы фотографий и видео.
Будущие цели:
- Создать крепление для дополнительной полезной нагрузки
- Квадрокоптер будет иметь крепление на нижней стороне для крепления дополнительных камер или оборудования.
- Используйте систему крепления GoPro
- Прикрепите датчик LiDAR к квадрокоптеру
- Позволяет использовать функцию «Следуй за мной», а также автономное наведение.
- Прикрепите GPS-навигатор
- Позволяет блокировать местоположение GPS в сочетании с датчиком LiDAR для автономного зависания.
Выбор деталей
Поскольку этот квадрокоптер имеет открытый исходный код, компоненты, используемые для создания квадрокоптера, должны быть доступны для всех. Из-за этого была выбрана Arduino Uno R3, поскольку она основана на открытом исходном коде и минималистична. Этот Arduino соединен с программным обеспечением для дронов MultiWii, которое позволяет пользователю вводить выбранные компоненты в код и вносить коррективы. Поскольку это программное обеспечение было выбрано для запуска квадрокоптера, для упрощения процесса прототипирования были выбраны типовые компоненты. Были выбраны двигатели Emax MT2213-935KV, так как каждый двигатель может развивать максимальную мощность 935 кВ, создавая избыточную подъемную силу в паре с 10-дюймовыми винтами. Эта комбинация позволяет квадрокоптеру нести дополнительную полезную нагрузку в виде камеры или другого оборудования, не страдая от недостатка мощности.Поскольку эти двигатели высокой мощности были выбраны, Для питания двигателей также были выбраны регуляторы скорости 30A BLHeli-S Rev16 V3 и аккумуляторная батарея 3S. Эти компоненты обеспечивают достаточную мощность двигателей и возможность летать в течение длительного периода времени. Чтобы квадрокоптер точно определял тангаж, рыскание и крен, был реализован IMU GY85 с 9 степенями свободы. Каждый из этих компонентов позволяет квадрокоптеру летать безопасно и эффективно. После того, как эти компоненты были выбраны, необходимо выбрать камеру для доставки фотографий и видео 4k. Для этой задачи была выбрана камера RunCam Hybrid Micro FPV. Эта камера использует встроенную карту microSD для захвата фотографий и видео, что исключает использование внешнего модуля. Эти компоненты обеспечивают достаточную мощность двигателей и возможность летать в течение длительного периода времени. Чтобы квадрокоптер точно определял тангаж, рыскание и крен, был реализован IMU GY85 с 9 степенями свободы. Каждый из этих компонентов позволяет квадрокоптеру летать безопасно и эффективно. После того, как эти компоненты были выбраны, необходимо выбрать камеру для доставки фотографий и видео 4k. Для этой задачи была выбрана камера RunCam Hybrid Micro FPV. Эта камера использует встроенную карту microSD для захвата фотографий и видео, что исключает использование внешнего модуля. Эти компоненты обеспечивают достаточную мощность двигателей и возможность летать в течение длительного периода времени. Чтобы квадрокоптер точно определял тангаж, рыскание и крен, был реализован IMU GY85 с 9 степенями свободы. Каждый из этих компонентов позволяет квадрокоптеру летать безопасно и эффективно. После того, как эти компоненты были выбраны, необходимо выбрать камеру для доставки фотографий и видео 4k. Для этой задачи была выбрана камера RunCam Hybrid Micro FPV. Эта камера использует встроенную карту microSD для захвата фотографий и видео, что исключает использование внешнего модуля. После того, как эти компоненты были выбраны, необходимо выбрать камеру для доставки фотографий и видео 4k. Для этой задачи была выбрана камера RunCam Hybrid Micro FPV. Эта камера использует встроенную карту microSD для захвата фотографий и видео, что исключает использование внешнего модуля. После того, как эти компоненты были выбраны, необходимо выбрать камеру для доставки фотографий и видео 4k. Для этой задачи была выбрана камера RunCam Hybrid Micro FPV. Эта камера использует встроенную карту microSD для захвата фотографий и видео, что исключает использование внешнего модуля.
Выбор нити
Поскольку этот квадрокоптер оснащен мощными двигателями, рама должна выдерживать не только усилия двигателей, но и силы, возникающие при падении или аварии. Из-за этого PETG был выбран материалом для изготовления квадрокоптера из-за его впечатляющих свойств материала. Компоненты рамы были напечатаны на 3D-принтере с помощью Lulzbot Taz Pro с соплом, которое принимает нить диаметром 2,85 мм.
Параметры печати
Чтобы рама была достаточно прочной, чтобы выдержать падение, используется высокая плотность заполнения. Была использована плотность заполнения 80% с рисунком заполнения треугольников. Этот рисунок и плотность заполнения позволяют раме быть достаточно прочной, чтобы выдержать падение, но уменьшают вес по сравнению со 100% заполнением. Также использовалась настройка высокой детализации с высотой слоя 0,18 мм.
Компоненты рамы
| Часть | Описание | Считать |
|---|---|---|
| Нижняя пластина с креплением для камеры RunCam Hybrid Micro FPV. | 1 | |
| Верхняя пластина с креплениями для Arduino Uno R3. | 1 | |
| Задние рычаги. | 2 | |
| Передний левый рычаг. | 1 | |
| Передний правый рычаг. | 1 | |
| Раздвижные крышки для рук. | 4 | |
| Центральная крышка для защиты основной электроники. | 1 |
Кредиты
Старший дизайнерский проект, разработанный Диланом Мерсье , Хоакином Ганозой , Харрисом Нилом