آموزش ساخت ربات پرنده یا کواد کوپتر

کوادکوپتر یا ربات پرنده

هر ربات از 3 بخش اصلی تقسیم می شود:

مکانیک

الکترونیک

برنامه نویسی یا نرم افزار

مکانیک:

مکانیک کوادکوپتر ها به صورت ساده از 4 قسمت برای نصب موتورها و قسمتی برای نصب مدار الکترونیکی و قسمتی برای نصب باتری و قطعات دیگر مانند گیرنده و ... و قسمتی برای نصب دوربین که این قسمت معمولا به صورت مانت دوربین 2 محوره طراحی می گردد که از لرزش های حاصل از موتور ها و عوامل محیطی دیگر ، بر تصویر ضبط شده تاثیر نگزارد بیس اغلب فریم ها برای کوادکوپتر معمولا به صورت + می باشد و یا می توان به صورت چهار چوب به صورت # طراحی کرد بهترین گزینه برای ساخت بدنه کوادکوپتر استفاده از فیبرکربن میباشد که به دلیل موجودیت کم ، از آلومینیوم و یا چوب برای بیس و برای جایگاه نصب موتور و مدار و ... از پلکسی و یا فایبرگلاس (فیبر مدار چاپی) برای این منظور استفاده می شود جزء دیگر مکانیک کوادکوپتر ها ، ملخ می باشد که دارای 2 مشخصه گام و سایز است که نسب به موتور انتخاب می شود و با دریافت کردن دیتاشیت موتور می توانید ملخ های معرفی شده برای استفاده با موتور مورد نظر را مشاهده نمایید.

الکترونیک:

مدار الکترونیکی (فلایت کنترلر) که برای کنترل موتور ها و تنظیم سرعت آنها نسبت به داده های دریافتی از سنسور ها و گیرنده رادیوکنترلر و ماژول ها و غیره

سنسور ها و ماژول هایی که در فلایت کنترلر ها استفاده می شود مانند:

جایرو : برای اندازه گیری شتاب خطی می باشد.

سنسور شتاب سنج : برای اندازه گیری شتاب زاویه ای می باشد.

GPS

فرستنده گیرنده

بارو متر

میدان سنج مغناطیسی

فاصله سنج و...


multicopter

لوازمی که برای ساخت یک کوادکوپتر کاملا ساده احتیاج است به شرح زیر است:


فریم یا بدنه کوادکوپتر:

فریم یا بدنه اسکلت ربات پرنده بوده که می تواند از جنس های مختلفی ساخته شده باشد. اکثر بدنه ها از آلومنیوم , پلاستیک سخت و فیبر کربن ساخته شده اند. بهترین و حرفه ای ترین بدنه های کوادکوپتر از جنس فیبر کربن بوده که نسبت به سایر مدل های بدنه از قیمت بالایی برخوردار است بدنه با فیبر کربن در عین استحکام بالا از وزن کمی برخوردار است , وزن و استحکام بدنه دو پارامتر بسیار مهم در انتخاب بدنه مولتی کوپتر هاست , بین دو نمومه دیگر بدنه کوادکوپتر یعنی آلومنیوم و پلاستیک سخت نوع آلومنیوم دارای وزن کمتری بوده اما بزرگترین عیب بدنه های آلومنیوم آن است که در صورتی که بدنه در اثر سقوط ضربه ببیند امکان کج شدن بازوها وجود دارد.عیب بدنه های پلاستیکی وزن بالا نسبت به آلومنیوم بوده اما بدنه های پلاستیکی دارای استحکام بیشتری نسبت به بدنه های آلومنیومی است.

موتور براشلس:

موتور براشلس یا موتور های بدون جاروبک یا بدون برس موتور هایی هستند با دور بسیار بالا در حدود 11 تا 18 هزار دور بر دقیقه که راه اندازی این موتور ها به سادگی موتور های dc معمولی نیست, موتور های براشلس اساسا دارای سه سیم هستند , موتور های براشلس را تا حدودی می توان به موتور های سه فاز تشبیه کرد چرا که برای راه اندازی به سه پالس برای راه اندازی احتیاج دارند. موتورهای براشلس مصرف انرژی بسیار بالایی دارند به گونه ای که یک مدل موتور براشلس که اندازه موتور سشوار است ممکن است به تنهایی 20 آمپر جریان کشی داشته باشد.

اسپید کنترل:

راه اندازی موتور های براشلس به سادگی سایر موتور ها نبوده و پیچیدگی های خاص خود را دارد اما اسپید کنترل ها وظیفه راه اندازی موتور ها را داشته و عملا این پیچیدگی را از شانه ما بر می دارند. اسپید کنترل ها دارای سه دسته سیم هستند, دسته اول سیم های تغذیه که باید مستقیما به باتری وصل شوندو دسته دوم سیم های خروجی پالس که باید به سه سیم موتور براشلس متصل شوند.دسته سوم سیم های ورودی سیگنال هستند که به فلایت کنترل متصل می شوند.

فلایت کنترل:

همانگونه که از اسمش پیداست مداری است که وظیفه کنترل , تعادل و پایداری پرنده را بر عهده دارد. ساده ترین مدارهای فلایت کنترل عمدتا دارای ژیروسکوپ , شتاب سنج , بارومتر (فشار سنج) , قطب نما و ... هستند. در نمونه های پیشرفته تر فلایت کنترل ها ماژول های gps هم استفاده می شود.

ملخ:

در هر پرنده ای چه سوختی چه مدل باتری احتیاج به ملخ هست , اما ملخ هایی که برای کوادکوپتر استفاده می شود باید مدل پولر پوشر یا اصطلاحا ملخ های دمنده مکنده باشند. کوادکوپتر دارای 4 موتور (ملخ) که هر دو موتور مخالف جهت هم حرکت می کنند. در ربات های عمود پرواز آن دو موتور که دارای جهت چرخش یکسان هستند باید دارای ملخ یکسان باشند. اگر کمی به شکل ظاهری ملخ های مکنده دمنده دقت کنید تفاوت دو ملخ را متوجه خواهید شد , حال در هر موتور , ملخ را باید به گونه ای انتخاب کنید که با چرخش موتور ملخ هوا را به سمت پایین هدایت کند.


برد توزیع برق:

برد توزیع برق یک مدار بسیار ساده هست برای این که بتوان از یک باتری به چند اسپید کنترل برق یا همان باتری را توزیع کرد. برد توزع برق باید این ویژگی را داشته باشد که بتواند جریان بالا را منتقل کند. بنابراین برای توزیع برق هرگز از سیم های نازک و یا برد های ضعیف استفاده نکنید چرا که احتمال سوختن سیم در پروازو قطع شدن اتصالات و سقوط پرنده وجود دارد.


آمورش پروگرام کردن speed control:

به پروگرام کردن اسپید کنترل ها تعیین مینیمم و ماکزیمم اسپید کنترل ها نیز می گویند. برای پروگرام کردن اسپید کنترل ها باید ابتدا دسته سیم سه تایی که دارای سوکت می باشد در هر چهار اسپید با هم موازی کرد به گونه ای که سیم سوکت دار مخصوص دریافت پالس چهار اسپید , به گونه ای متصل شوند که سیم های هم رنگ به هم متصل شوند.سپس این چهار سیم موازی شده را به کانال 3 رادیو کنترل (که کانال گازمی باشد) متصل کرد. سپس گاز رادیو کنترل را تا اخر بالا برد و رادیو کنترل را روشن کرد, پس از این کار باید دسته سیم های اسپید که ورودی تغدیه اسپید کنترل هستندبا هم موازی شده و به صورت هم زمان به باتری متصل گردند. با این کار اسپید کنترل ها مقدار ماکزیمم را دریافته و دو بوق می زنند. پس از شنیدن این بوق دسته گاز را تا آخر پایین بیاورید , بعد از چند ثانیه اسپید کنترل ها مینیمم را هم دریافت کرده اند. بعد از این پروسه کمی صبر کرده و سپس باتری را جدا کنید.


حال سیم خروجی اسپید کنترل ها را که گلد کانکتور ها به آن لحیم شده است را می توانید به موتور ها وصل نمایید , دوباره باتری را متصل نمایید اما دقت داشته باشید هیچوقت زمانی که گاز رادیو بالا است باتری را به کوادکوپتر وصل نکنید. پس گاز را روی حالت مینیمم قرار داده و سپس باتری را وصل نمایید سپس آرام آرام گاز را زیاد کنید اگر تمام کارها را درست انجام داده باشید موتور های شما به صورت همزمان روشن شده و با هم شروع به کار می کنند, فقط توجه کنید که کلیه این تست ها را زمانی انجام دهید که موتور ها روی بدنه متصل شده و بدنه را کاملا سر هم کرده اید و همچنین تمام این تست ها را بودن آنکه ملخ بر روی موتور ها باشد انجام دهید.