Цель этого кинематографического квадрокоптера — создать платформу с открытым исходным кодом, которую можно использовать для реальной фотографии и кинематографии, а также предоставить платформу, которую можно настраивать или манипулировать в зависимости от задач квадрокоптера.
Содержание
Фон
Целью этого проекта является создание платформы для квадрокоптеров с открытым исходным кодом, способной снимать изображения 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 спроектирована с использованием программного обеспечения с открытым исходным кодом FreeCAD для создания рамы, напечатанной на 3D-принтере. Рама, напечатанная на 3D-принтере, и компоненты с открытым исходным кодом делают стоимость этого проекта минимальной, сохраняя при этом надежную и настраиваемую платформу. Квадрокоптер также оснащен функциями, делающими его устойчивым к атмосферным воздействиям и продлевающим его срок службы.
Постановка задачи
Текущие рыночные возможности квадрокоптера с поддержкой камеры с разрешением 4K ограничены и дороги. Используя стандартные компоненты квадрокоптера и опции с открытым исходным кодом, это решение позволяет обычному пользователю использовать существующую платформу для создания квадрокоптера, отвечающего его потребностям. Эта платформа позволяет пользователю манипулировать или изменять функции рамы, используя программное обеспечение с полностью открытым исходным кодом и бесплатное для общественности. Это исключает дорогостоящие затраты на создание прототипов и позволяет пользователю настраивать квадрокоптер, добавляя дополнительную полезную нагрузку.
Значение проекта
Этот квадрокоптер позволяет пользователю создать индивидуальную платформу в соответствии со своими кинематографическими потребностями. Это позволяет пользователю добавлять дополнительную полезную нагрузку или изменять размеры рамы, чтобы сделать квадрокоптер большего или меньшего размера в соответствии с каждым сценарием.
Цели проекта:
- Создайте фрейм-платформу с использованием 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 рамки.
- Управляйте квадрокоптером с помощью портативного 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 правильно как сам по себе, так и друг с другом.
- Создайте демо-версию 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-модуль
- Позволяет блокировать местоположение GPS в сочетании с датчиком LiDAR для автономного зависания.
Выбор деталей
Поскольку этот квадрокоптер имеет открытый исходный код, компоненты, используемые для его создания, должны быть доступны каждому. По этой причине был выбран Arduino Uno R3, поскольку он имеет открытый исходный код и минималистичен. Этот Arduino работает в паре с программным обеспечением для дронов MultiWii, которое позволяет пользователю вводить выбранные компоненты в код и вносить изменения. Поскольку это программное обеспечение было выбрано для управления квадрокоптером, типичные компоненты были выбраны для упрощения процесса прототипирования. Двигатели Emax MT2213-935KV были выбраны, поскольку каждый двигатель может выдавать максимум 935 кВ, создавая дополнительную подъемную силу в сочетании с 10-дюймовыми пропеллерами. Такая комбинация позволяет квадрокоптеру нести дополнительную полезную нагрузку в виде камеры или другого оборудования, не испытывая недостатка Поскольку были выбраны эти мощные двигатели, для питания двигателей также были выбраны регуляторы скорости 30 А BLHeli-S Rev16 V3 и аккумуляторная батарея 3S. Эти компоненты обеспечивают достаточную мощность двигателей и возможность летать в течение длительного времени. Для того чтобы квадрокоптер мог точно определять наклон, рысканье и крен, был реализован IMU GY85 с 9 степенями свободы. Каждый из этих компонентов позволяет квадрокоптеру летать безопасно и эффективно. Для съемки фотографий и видео в разрешении 4K необходимо выбрать камеру. Для этой задачи была выбрана камера RunCam Hybrid Micro FPV. Эта камера использует встроенную карту microSD для съемки фотографий и видео, исключая использование внешнего модуля.
Выбор нити
Поскольку этот квадрокоптер содержит мощные двигатели, рама должна выдерживать не только силу двигателей, но и силу, возникающую при падении или столкновении. По этой причине для изготовления квадрокоптера был выбран материал PETG из-за его впечатляющих свойств. Компоненты рамы были напечатаны на 3D-принтере с использованием Lulzbot Taz Pro с соплом, рассчитанным на нить диаметром 2,85 мм.
Настройки печати
Чтобы каркас был достаточно прочным и выдержал падение, используется высокая плотность заполнения. Была использована плотность заполнения 80% с узором заполнения из треугольников. Такой рисунок заполнения и плотность 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 гибридной микро FPV-камеры RunCam. | 1 |
 | Верхняя пластина с креплениями для Arduino Uno R3. | 1 |
 | Задние рычаги. | 2 |
 | Передняя левая рука. | 1 |
 | Передняя правая рука. | 1 |
 | Сдвижные чехлы для рук. | 4 |
 | Центральная крышка для защиты важной электроники. | 1 |
Кредиты
Старший дизайнерский проект, разработанный Диланом Мерсье , Хоакином Ганозой , Харрисом Нилом.