Всем привет. В этой статье я бы хотел рассказать подробнее про конструкцию моей складной рамы.
Напомню, что главной целью была компактность дрона. На мой взгляд, существуют два наиболее важных требования к дизайну:
• Шасси рамы должно быть съемным
• Лапы (лучи) должны складываться друг над другом для максимальной экономии пространства
Вдобавок я постарался дополнительно реализовать следующие идеи:
• Модульная конструкция рамы
• Виброизоляция модуля для электроники
Теперь обо всём по порядку.
Как максимально компактно сложить лапы?
В предложенном мной варианте лучи находятся попарно друг над другом. Здесь уже видно, что конструкция модульная: элементы рамы можно очень просто передвигать по несущим трубкам для создания дронов различных размеров. На картинке показаны два остовных блока: для передних лап и для задних. К ним крепится блок для электроники, но об этом ниже.
Чтобы моторы оставались на одном уровне, необходим специальный механизм складывания (см. видео, прошу прощения за пафос, ролик создавался для рекламы). Также нужны особые крепления, чтобы уровнять верхние и нижние моторы (у меня их пока нет).
Альтернативны есть, однако, со своими недостатками: можно сделать лапы съемными, но это не принесет заметного выигрыша и увеличит время сборки; кроме того, складные рамы типа зонтик (umbrella, справа) теоретически могут складываться так же компактно, но для этого пришлось бы уменьшить основные пластины (пожертвовав местом под электронику).
Зачем отвинчивать ноги?
Без шасси высота дрона не превышает 100-120 мм, что заметно упрощает транспортировку. Время сборки не страдает, так как ноги и лапы фиксируются вместе одним болтом (M3 достаточно, хотя в перспективе M5).
В итоге 700мм дрон легко убирается в рюкзак.
Модульный дизайн и виброизоляция
От вибраций необходимо защищать камеру и управляющую электронику. В последнее время стало популярно располагать все важные элементы на одном изолированном модуле, в том числе и батарею (большая масса модуля улучшает виброизоляцию).
В текущей конструкции такой блок для электроники можно разместить вдоль несущих трубок. Первый вариант получился недостаточно жестким, однако, здесь есть, где разгуляться.
Модуль может состоять из нескольких уровней, количество виброизоляционых шариков может меняться в зависимости от нагрузки.
Лего для дронов
Как я уже говорил, эта конструкция подходит для дронов различных размеров (от 400 до 800 мм).
По моему опыту, удобно иметь возможность пересобрать дрон под пропеллеры другого размера, не покупая раму заново. Поэтому я постарался сделать детали рамы максимально универсальными, по аналогии с известным конструктором. Часть деталей можно купить в интернете, часть нужно делать самому:
• Углепластиковые трубки. Незаменимы для лап, а также хорошо походят в качестве основы для рамы.
• Алюминиевые зажимы (№1 и №2). Нужны для соединения конструкции воедино. Доступны в интернете для болтов М2.5/М3 (другие нужно заказывать на производстве)
• Универсальные пластины (в идеале углепластик). Маленькие составляют основу рамы и обеспечивают изменяемый угол между лапами. Из больших собирается блок для электроники.
В итоге получается набор деталей, из которых можно собрать разные дроны, меняя:
• Размер рамы
• Длину ног
• Размер и расчетную нагрузку блока для электроники
Замечание о материалах
Я стараюсь максимально использовать покупные детали (трубки и зажимы) из углепластика и алюминия. Акрил (PMMA) для пластин использую временно, чтобы сделать разработку дешевле, и в перспективе планирую перейти на углепластик. Сейчас пластины вырезаются на лазерном гравере в моём институте, быстро и бесплатно, а для углепластика нужно оборудование посерьезней.
Выводы
• Есть дизайн компактной и универсальной рамы для дрона, которая заметно упрощает транспортировку
• Есть летающий proof of the concept
• Есть желание довести идею до ума (исключить пластиковые детали, минимизировать вес и тд.)
Дизайн «без пластика» медленно созревал с весны, идеи тестировались на прототипе. Для производства своих деталей из алюминия и углепластика нужен ЧПУ. Арифметика проста (смотрел цены на производство в России/Европе/Китае):
Пара комплектов будет стоить по 700$ (в лучшем случае и без права на ошибку)
20 комплектов будут стоить по 200-300$ (включая заказ тестовых образцов)
Чтобы летать на такой раме летом, начинать собирать её необходимо уже сейчас. Поэтому я решил попробовать найти других коптероводов, которым было бы интересно присоединиться к проекту. Также создал кампанию на Indiegogo.
Мне бы очень хотелось услышать ваше мнение об этом проекте и самой идее Лего для дронов.
Спасибо за внимание.
Источник
