Самодельный квадрокоптер на деревянной раме. Как собрать квадрокоптер своими руками: инструкция по сборке самодельных квадроптеров и дронов
Квадрик может висеть в одном месте и вести фото и видеосъемку, именно по этому, многие фотографы идут в ногу с прогрессом и покупают квадрокоптеры для видео съемки.
Квадрокоптеры ворвались в нашу жизнь вместе с техническим прогрессом. Сегодня заказать электронику для квадрокоптера из китая стоит очень дешево. Собрать раму квадрокоптера своими руками из подручных материалов и вовсе не сложно. Научиться управлять можно с помощью авиасимуляторов. Так что главное – это наличие желания сделать квадрокоптер своими руками.
Электронику для квадрокоптера лучше всего купить готовую.
Детали самодельного квадрокоптера
Двигатели для квадрокоптера, 4 шт - D2822/14 1450kv
Конечно, дополнительная покупка мелкого квадрокоптера немного накладна, но, летая на таком вы научитесь управлять и сможете летать на большом квадрокоптере с камерой без падений! А мелкую игрушку всегда можно будет подарить ребенку.
Ну и на последок, небольшое видео полета на квадрокоптере, запись с камеры.
В этой статье мы рассмтрели основные прнципы изготовления самодельных квадрокоптеров. Если вы хотите узнать больше - смотрите раздел
iskra комментирует:
как сделать квадракоптер чтобы он летал в радиусе 500 метров с камерой реального времени которая выводит изображение на экран
chelovek комментирует:
Ребят помогите!
хочу собрать квардрик на платформе ардуино мега с использованием вот этох компонентов:
Я занимаюсь квадрокоптерами в качестве хобби уже почти полгода. На свой последний аппарат я навесил камеру (GoPro HD Hero 2) и видеопередатчик, и летал на нем через видеоочки - крутейшее ощущение, я вам хочу сказать. Нo техника была нe идеальной. Старая рама X525 с алюминиевыми балками была недостаточно стабильной для веса в 1.8кг, коптер в воздухе потряхивало, да и выглядело это всe достаточно колхозно. Поэтому было принятo решение строить новый квад, на собственноручно разработанной раме, с учетом всех потребностей. А потребности были следующие:
- Место под всe оборудование. На новой раме должно былo быть достаточно места для камеры (без пропеллеров в картинке), передатчика, OSD, большого аккумулятора, плюс электроники управления (плата контроллера полета и GPS).
- Стабильность. Рама должна быть максимально жесткой, но в то же время обеспечивать виброизоляцию камеры от моторов.
- Внешний вид. Хотелось сделать коптер таким, чтобы было приятно на него смотреть, а не типичным для начинающих комком проводов и стяжек на стандартной крестовидной раме.
- (Вторично) Вес. Коптер на базe X525 весил 1.8кг с камерой и батарейкой, хотелось эту цифру слегка уменьшить, заодно и приподнять время полета на одном аккумуляторе.
Разработка
Вдохновением для общей формы коптера послужила рама Spidex v2 . Мне понравилось расположение компонентов в одном уровне - камера спереди, потом смещенный вперед центр, и подвешенный сзади аккумулятор. Такая схема позволяет расположить камеру так, что пропеллеры не попадают в ее поле зрения. Также они придумали хороший способ виброизоляции - камера и аккумулятор подвешиваются к двум горизонтальным трубам, которые в свою очередь монтируются на центр с помощью резиновых изоляторов. Масса аккумулятора помогает уменьшить вибрации, передающиеся нa камеру. Ну и смотрится такой коптер, на мой взгляд, очень даже прилично.Однако полностью под мои потребности Spidex не подходил. Во-первых, в нем использованы алюминиевые трубки, от которых я уже натерпелся - гнутся они, причем даже без аварий, просто от постоянной нагрузки. Во-вторых, я использую камеру GoPro Hero HD2, одолженную на неопределенный срок у сожителя - я нe готов монтировать ее на коптер без защитного корпуса, а Spidex этого не предусматривает.
Короче говоря, от Spidex я решил использовать только общую компоновку. Раму я решил собирать самостоятельно, используя стеклопластиковые пластины и карбоновые трубы с зажимами. У знакомого дома стоит фрезерный станок, на котором можно вырезать пластины необходимой формы. Чтобы создать эту самую форму, я засел за LibreCAD, и вот что у меня получилось:
Общий вид коптера сверху
Центральные пластины и держатели камеры и аккумулятора
Удовлетворившись данным результатом, я передал чертежи знакомому, и заказал всe необходимые детали в местных (немецких) онлайн-магазинах. В частности, были куплены карбоновыe трубки (16x14мм, метровой длины, три штуки - для рамы нужны будут две, ну и про запас), зажимы для них вместе с подходящими винтами/гайками (из набора FCP HL от Flyduino), провода для прокладки через трубки к моторам, виброизоляторы (сайлент-блоки под М3), и куча всякой мелочевки.
Всю электронику я решил использовать с предыдущего коптера. Два квада мнe ни к чему, все прекрасно работает - зачем покупать новые детали? Список той самой электроники и других деталей, перекочевавших с предыдущей модели:
- Моторы: 4x NTM 28-30 750kv
- Контроллеры моторов: 4x HobbyKing Blue Series 30A, с прошивкой SimonK
- Пропеллеры: 4x Graupner E-Prop 11x5
- Плата управления: Crius MultiWii SE v0.1, с MultiWii 2.2
- Аккумуляторы: Turnigy Nanotech 4S 4500mAh 25-35C
- Камера: GoPro HD Hero2
- Видеопередатчик: ImmersionRC 5.8G 25mW
- Антенна: Clowerleaf 5.8G, DIY от умельца на местном форуме
- OSD: MinimOSD с прошивкой KV Team OSD для MultiWii 2.2
- GPS: Drotek I2C GPS
- Радиоприемник: Graupner HoTT GR-16, под мой передатчик (MX-16)
Сборка
Через несколько дней все детали были на месте, и можно было приступать к сборке.Сборка коптера в 23 картинках
Детали разложены на столе, сборка начинается. Порядок долго не продержался…
Для начала пилим трубки под нужную длину - 22см и 28см, все четыре пилятся из одной метровой трубки. Пилкой для металла с мелкими зубьями идет очень хорошо.
Примеряем зажимы к нижнему центру.
Центр собран для проверки, все ли стыкуется как надо. Вроде да.
Прикрутил все остальные части рамы. Похоже, что почти готово? Как бы не так.
Оси моторов нужно обрезать - они выступают с задней стороны, и мешают установке сверху трубок. Обклеиваем мотор клейкой лентой, дабы не допустить попадания металлических опилок внутрь…
… и Дремелем его, Дремелем. Дремель режет 3-миллиметровую ось как нож масло. Главное защитные очки нe забыть.
Снимаем термоусадку с контроллеров моторов, чтобы припаять новые провода.
Провода нарезаны под нужную длину. Припаиваем разъмы для моторов. По три фазы на мотор, паять надо дофига - и это всeго лишь квад.
Размещаем контроллеры на нижней полураме.
Прикручиваем мотор и проводим кабеля через трубку. Всe собирается, как запланировано!
Изолируем контроллеры новой термоусадкой, когда все кабеля на месте.
Устанавливаем контроллеры моторов на их окончательную позицию. Проводов многовато, но достаточно чисто.
Разводка проводов от аккумулятора, методом RCExplorer. Сначала собираем провода от контроллеров пучком…
… стягиваем тонкой медной проволокой…
… спаиваем, и изолируем термоусадкой. Соединение получается механически крепкое, и хорошо проводящее.
Примеряем итоговую сборку: все совпадает! Верхняя полурама еще не прикручена, просто лежит сверху.
Верхняя полурама с управляющей электроникой в центре (контроллер и GPS) и виброизолированными трубками с камерой и аккумулятором.
Видеооборудование нa нижней стороне верхнего центра: видеокабель из камеры идет в MinimOSD, там на него накладывается информация из полетного контроллера, и дальше в видеопередатчик.
Нижняя полурама готова к установке верхней. Моторы приподняты, чтобы зажимы в центре не распались, когда будут откручены временные гайки.
Устанавливаем и прикручиваем верхнюю полураму. Затягиваем гайки, соединяем всe провода…
… готово!
Результат сборки:
Вот такой коптер получился. Единственное, чем я недоволен - это вес. Облегчить конструкцию не удалось, за счет зажимов для трубок и огромного количества винтов с гайками общий вес поднялся до 1950 грамм. Однако это еще вполне в рамках мощности привода - мои сомнения были полностью развеяны во время первого полета.
Первый полет
Ощущения от первого полета: фантастика! Коптер стоит в воздухe как вкопанный, отлично управляется как визуально, так и через FPV. Время полета на одном заряде - 14 минут, и запаса мощности хватает с лихвой для вполнe комфортабельного полета и маневрирования. С настройками контроллера я еще слегка поковыряюсь - GPS работает плохо (позицию практически не держит, return-to-home не работает), да и PID-параметры надо подстроить (убавить P по оси крена, чтобы избавиться от видимых в видео легких поперечных вибраций).
В общем и целом, проект удался. Коптер я буду активно использовать для полетов и съемок в ближайшие недели.
Любые вопросы, комментарии и т.д. приветствуются.
Квадрокоптер представляет собой летающую платформу на радиоуправлении с четырьмя оснащенными пропеллерами. В состав таких аппаратов включается летающая многороторная платформа. В полете квадрокоптер занимает относительно поверхности земли горизонтальное положение, способен зависнуть над выбранным местом, перемещается в стороны, вверх и вниз. Наличие специального дополнительного оборудования позволяет квадрокоптеру осуществлять практически автономные полеты.
Этот прибор оснащен четырьмя роторами, которые осуществляют вращение диагонально в противоположных направлениях. Роторами управляет процессор, который сообщает данные с трех гироскопов, предназначенных для определения и фиксации положения в пространстве во всех трех плоскостях. Благодаря акселерометру удается занять абсолютно горизонтальное положение. Фиксация квадрокоптера на нужной высоте осуществляется благодаря оснащению бародатчиком. Прибор смещается в пространстве за счет того, что изменяется скорость вращения той или иной двойки моторов. Происходит крен квадрокоптера с его дальнейшим перемещением.
Первые приборы
Это направление начало развиваться в 2006 году. Разработчики из Германии Инго Бускер и Хольген Бусс создали квадрокоптер своими руками. Вокруг него собралось огромное сообщество увлеченных людей - RC-моделистов, программистов, конструкторов. В середине 2007 года квадрокоптеры стали парить и вполне устойчиво перемещаться в воздухе. Такие приборы отличаются от радиоуправляемых вертолетов в положительную сторону благодаря гибкости конструкции и дешевизне. Необходимое для квадрокоптера оборудование можно приобрести, а дальше есть огромный простор для творчества. Помимо этого, в случае падения обычно ремонт такого прибора обходится гораздо дешевле, чем радиоуправляемого вертолета.
Как собрать квадрокоптер своими руками: инструкция
Раму для устройства вполне можно сделать самостоятельно. Для этого потребуется не так уж много материалов. Среди них кусок фанеры 150 х 150 мм, квадратный алюминиевый профиль 14 х 14 мм. Лучи можно прикрутить посредством винтов по диагоналям квадрата. Тонкую алюминиевую ленту можно использовать для создания посадочных лыж и держателя для Каждый луч от центра имеет длину 300 мм, а каждая балка - 250 мм. Отверстия для двигателей на концах лучей можно сделать уже после сборки, разметив все по двигателям.
Радиоуправляемый квадрокоптер: список необходимых запчастей
- Аппаратура Turnigy 9x.
- Управляющая плата.
- Аккумулятор для аппаратуры.
- Силовой аккумулятор на сам квадрокоптер.
- Пропеллеры.
- Зарядные устройства.
Сборка квадрокоптера
Сначала требуется установить управляющую плату, и постараться поместить ее максимально близко к центру платформы. То есть тут лучше все заранее вымерять, чтобы потом не получилось каких-то проблем с балансом и прочих моментов. Отверстия сверлятся сквозь установленную ранее фанеру, прямо в концы алюминиевых лучей. Длинные саморезы по металлу используются для того, чтобы прикрутить плату непосредственно к лучам. Говоря о том, как собрать квадрокоптер своими руками, следует отметить, что лучи не стоит сверлить насквозь, так как тут аккумулятор прилегает к ним максимально плотно.
В непосредственной близости с платой требуется установить приемник. Его можно закрепить посредством суперклея. Если назначение каналов у приемника в точности совпадает с таковыми у управляющей платы, то можно сделать для них упрощенное соединение посредством двух трехжильных шлейфов.
Размещение двигателя
Если рассуждать о том, как сделать квадрокоптер своими руками, то необходимо разметить лучи и просверлить отверстия под двигатель. Расстояние от краев до оси вращения во всех случаях должно быть в точности одинаковым. Отверстие, предназначенное для хвоста вала, который торчит из дна двигателя, необходимо сверлить насквозь на всю ширину квадрата, что позволит видеть, не цепляется ли вал за его края.
Разборки с проводкой
На данном этапе пришло время произвести следующие операции. Сначала делается «паук» из четырех регуляторов скорости, а их провода питания необходимо соединить параллельно посредством специальных переходников. Использовать стоит только в одном месте - где осуществляется подключение батареи к «пауку». Все остальное необходимо спаять, а потом затянуть в термоусадку, так как в полете от вибрации могут случиться разные неожиданности. Теперь нужно подключить сигнальные провода драйверов в соответствии с на управляющей плате.
Когда все будет собрано, можно переходить к тестированию и решению возникающих проблем.
Альтернативный вариант
Первое, что стоит сказать тем, кого интересует, как собрать квадрокоптер своими руками: не стоит экономить на деталях. Существует большое число прошивок, вариантов датчиков, готовых контроллеров, но в нашей статье будет описан вариант использования Arduino Mega, прошивки MegaPirate, а также относительно дешевых датчиков.
Детали
Для начала вам потребуется 4 мотора плюс 1 запасной. Пропеллеры тоже стоит взять с запасом, должно быть минимум 2 стандартных и 2 - обратного вращения. 4 регулятора скорости, плюс несколько запасных. В качестве источника питания не стоит брать один суперёмкий аккумулятор, так как он будет только придавать лишний вес устройству. Правильнее всего предпочесть несколько мелких, чтобы менять их по очереди. Рама должна быть максимально прочной и легкой. Вариант, описанный выше, можно назвать вполне подходящим. В качестве мозгов и датчиков устройства можно использовать программируемый микроконтроллер, плата - AllInOne, акселерометр, гироскоп, управляющая арматура, аккумуляторы, зарядное устройство, а также многое другое. Под последним следует понимать необходимое количество болтиков, винтиков, проводочков, стяжек. Вам потребуются также инструменты для работы, такие как паяльник и принадлежности для работы с ним, дрель, а также умелые руки.
Сборка железа и его настройка
Если все, описанное выше, у вас имеется, то вполне можно начинать процессы сверления, паяния и скручивания. Раму можно делать так же, как было описано ранее, а можно проявить фантазию. Но тут важен лишь один момент: следите, чтобы расстояние от центра до концов лучей было абсолютно одинаковым, при этом пропеллеры во время вращения не должны задевать друг друга и центральную часть из фанеры, так как на ней размещаются все датчики, мозги, а также камера, если вы пожелаете. Установку датчиков следует производить на толстый скотч, резину или силикон, чтобы уменьшить вибрацию. В середине или на концах лучей можно закрепить пенопласт, плотный поролон или резиновые маячки, которые возьмут на себя функции шасси в момент приземления.
Датчики и способы их добыть
Наиболее простым из вариантов можно назвать покупку готовой платы с четырьмя основными датчиками: гироскопом, предназначенным для измерения углового ускорения; акселерометром для измерения гравитации и ускорения; барометром, который определяет высоту и удерживает квадрокоптер на ней; магнитометром, который фиксирует направление движения.
На данный момент в продаже можно найти и такие платы, на которых кроме четырех указанных датчиков есть еще и GPS-приемник, активно используемый для автономных полетов.
Сборка мозгов
Чтобы процесс монтажа стал максимально удобным, стоит все разместить на какой-то плате, выполняющей функции прототипа. Распиновка подключения зависит от типа прошивки, актуальной на момент сбора устройства, поэтому в каждом отдельном случае все следует подключать в соответствии с инструкциями.
Настройка прошивки и загрузка
Найти нужную прошивку на данный момент не представляет сложности, поэтому следует скачать подходящий архив и распаковать его. После того как прошивка в Arduino будет успешно загружена, можно осуществлять закачивание программы настройки, а потом замыкать контакт A5 с GND. Когда программа будет запущена, в меню Option следует выбрать COM-порт Arduino, а в меню Action - AC2 Setup. Важно, чтобы настройка квадрокоптера прошла успешно, а для этого вам необходимо четко следовать инструкциям, которые появятся перед вами после нажатия на огромную кнопку. В одном окошке от вас потребуется двигать ручки на пульте до максимальных и минимальных значений, а в другом окне появится просьба убедиться, что прибор стоит ровно, чтобы верно откалибровать датчики.
Дальнейшие работы
Управление квадрокоптером настраивается после калибровки. После того как вы завершите настройку, A5 с GND можно разомкнуть, а потом в меню найти пункт AC2 Sensor, где вы сможете проверить, правильно ли работают датчики, во вкладке Raw Sensor. Каждый поворот платы с датчиками должен отрабатываться максимально четко, то есть как повернули, так стрелка и становится, если она не дотягивает или переходит нужное значение, то у вас проблемы либо с датчиком, либо с коэффициентами в коде.
Нужно проверить и работу приемника. Делается это в соседней вкладке. Если движение уровней правильное, то при отклонении джойстика газа на 2 секунды вниз вправо должен светиться красный светодиод. При медленном движении того же манипулятора вверх в левом столбце должно происходить примерно одинаковое отклонение уровней.
Результат
Когда все прошло проверку, можно крепить пропеллеры, а потом попробовать взлететь. Для этого квадрокоптер стоит разместить подальше от себя, наклонить вниз и вправо левую ручку, а потом медленно добавить газа. Если прибор взлетел, это очень хорошо, а если он трясется, то придется настраивать PID. Это осуществляется в пункте PID Config. Делается это все в каждой ситуации индивидуально, то есть нет какого-то универсального решения. Теперь вам известно, как собрать квадрокоптер своими руками.
Сначала, подобрав размер квадра, приступил к зарисовке чертежа на куске обоев.
Кстати, размер выбрал 45 - универсальный, так как это мой первый дрон, и в каком направлении буду развиваться пока не знаю.
Собрав дома весь стеклотекстолит, приступил к выпиливанию двух одинаковых основ, между которыми будут зажаты лучи.
Материалом для изготовления лучей послужил алюминиевий квадратный профиль 10*10мм
Предварительная версия...
Крепил лучи между основами с помощью винтов и гаек, ничего другого не придумал)
Идём далее...
Ноги, шасси делал также из стеклотекстолита. Нарисовав эскиз, приступил к нарезке заготовок
После чего приступил к мучению шуруповёрта
Несмотря ни на что, дрон всё-таки встал на свои ноги)
А теперь - взвешивание. Вес рамы, без какого-либо оборудования, составил 263 грамма. Я думаю что это достаточно приемлемый вес, а что думаете вы?
Теперь, когда рама собрана, можно приступить к установке комплектующих.
Моторы и регули я выбрал эти:
EMAX XA2212 820KV 980KV 1400KV Motor With Simonk 20A ESC
Товар
http://www.сайт/ru/product/1669970/
Мозг, всем известный cc3d
CC3D Flight Controller
Товар
http://www.сайт/ru/product/1531419/
Батарея:
Аккумулятор литий-полимерный ZIPPY Flightmax 3000mAh 3S1P 20C
Товар
http://www.сайт/ru/product/8851/
Моторы со штатными крестиками крепил к лучам на болты и гайки 
Моторы установлены. Регуляторы примотал на изоленту, радиаторами к лучам.
Затем плату распределения питания разместил между пластинами стеклотекстолита
Припаял все нужные провода (регуляторов, габаритных огней).
Перфекционистам не смотреть)))
Проверил работоспособность...
Установив плату распределения питания, приступил к монтажу мозгов. Банально прилепил их на 2-х сторонний скотч.
Также поступил с приемником
Крепление батареи осуществляется благодаря липучкам на нижней основе квадра.
Вот и всё! Полётный вес квадрокоптера - 993 грамма. Прошив полётный контроллер, пошёл на улицу на первые испытания.
Видео полётов смотрите с 2.50 минуты
Квадрокоптер был построен в конце лета 2016, сейчас начало 2017г. За этот период квадрокоптер побывал в небе достаточное количество времени. В данный момент коптер цел, не было ни одного краша, я его немножко модернизировал, для установки камеры на его борт. В дальнейшем хочу на нём научится летать по fpv. Сейчас потихоньку начинаю собирать Fpv систему, видеопередатчик, приёмник уже заказал))
Спасибо всем кто читал выше изложенное, если есть вопросы, советы, пожелания - пишите в комментариях. Ниже представлены фотографии сделанные камерой, установленной на квадрокоптере, ну и сам коптер.
С Ув. Алексей
Первый квадрокоптер, как известно, появился в 2006 году. Собрали дрон германские разработчики Бускер и Бусс, причем сделали это сами. И началось: многие инженеры по всему миру загорелись идеей создания собственных моделей квадрокоптера. Есть такие умельцы и сегодня. Хотите собрать свой квадрокоптер и вы. А иначе стали бы читать сейчас этот материал?
С чего же начать чтоб сделать квадрокоптер своими руками?
1. Рама. Ее можно сделать без особого труда из пластиковых труб небольшого диаметра, используемых в прокладывании канализационных и иных коммуникаций. Можно изготовить раму из куска фанеры. Понадобится квадрат 110 на 110 мм. Кроме того, потребуется алюминиевый профиль (квадратный). Лучи (длиной по 495 мм) прикрепляются винтами по обеим диагоналям получившегося квадрата. Возможна покупка готовой рамы (рис. снизу).\
Из алюминия невысокого профиля можно сделать посадочные «лыжи» коптера. Из него же можно соорудить держатель для аккумулятора.
2 . Далее потребуются аппаратура, допустим Turnigy 9XR , управляющая плата и аккумулятор для аппаратуры. Плюсом к тому необходимо приобрести силовой Li — Po аккумулятор (для самого квадрокоптера), пропеллеры, устройство для подзарядки аккумуляторов.
3 . Первым делом устанавливается управляющая плата - в центральную часть платформы из получившегося куска фанеры или карбона. Делается это в пазы, непосредственно просверленные в алюминиевой основе через фанеру.
4 . Рядом с платой устанавливается приемник (можете сделать это при помощи суперклея). Далее сверлятся отверстия для крепления двигателя. При этом нужно учитывать, чтобы расстояние от края до оси во всех четырех случаях было равным.
5 . Затем необходимо сделать «паука» из проводов - от регуляторов скорости. Проводку требуется соединить параллельно с помощью соответствующих переходников. Разъемы при этом можно использовать в том месте, в котором подключается аккумулятор к «пауку».
6 . Все требуется спаять, сделать термоусадку, подключить провода (сигнальные). Для начинающих это будет большой проблемой.
7
. Можно тестировать получившийся квадрокоптер.
Умельцы, которым уже доводилось успешно собирать квадрокоптеры, советуют не экономить на комплектующих. Особенно важным это замечание является сейчас, когда на рынке представлено немало различных микроприборов, в том числе контроллеров и датчиков. Каждый может использоваться при собственноручном производстве дрона, но не каждый может оправдать ожидания разработчика.
Самый простой вариант - приобрести готовую плату с уже установленными датчиками (гироскопом, акселерометром, барометром, магнитометром).
Для чего они нужны?
Гироскоп необходим для контроля углового ускорения, акселерометр замеряет гравитацию, барометр отвечает за набранную высоту, а магнитометр - за направление движения. Сегодня на рынке представлены платы, в которых есть также и GPS-принимающие.
Перед сборкой квадрокоптера своими руками советуем ознакомиться с советами профессионалов (тех, кто не раз делал дроны сам), ведь для начинающих это будет не так уж и просто:
- Первый «дрон» не должен быть с камерой для фото- или видеосъемки, он - ваша первая работа, задача которой - взлететь, уверенно держаться в создухе и не сломаться при первом же полете;
- Не гонитесь за масштабами. Лучше построить менее крупный и громоздкий, но рабочий квадрокоптер;
- Старайтесь использовать минимум соединений и дополнительных элементов. Множество датчиков и контроллеров оправдано далеко не во всех случаях,
- Если вы все же решились сделать квадрокоптер своими руками с камерой, то знайте, что для высокого качества картинки потребуется основание более крупных размеров. «Усадить» её на устройство намного сложнее, да и в целом конструкция с ним становится менее устойчивой и крепкой.
Если у вас нет времени на сборку или просто терпения, советуем почитать .