Шаровая защита — легко

Подписаться на 3Dtoday
_Filin_
Идет загрузка
Загрузка
13.07.18
1881
15
печатает на TEVO Tarantula
Творчество
19
Статья относится к принтерам:
TEVO Tarantula BiZon Prusa i3 Steel Hercules
PREVIEW
  1. Введение
Приветствую, дорогой читатель!
Наверное, летать в помещениях приходилось каждому, кто брал в руки коптер. Подобные полеты сопряжены с немалым риском повредить коптер о стены и различные предметы. Даже полеты на относительно больших пространствах связаны с рисками удариться о препятствие: на пути коптера может встать ствол дерева или здание — что уж говорить о полетах в замкнутых пространствах. Подобные «краш-тесты» не очень приятный момент, который может оказаться в лучшем случае причиной потери внушительной суммы денег на ремонт, а в худшем — и вовсе утраты коптера. Тем более неприятны такие ситуации для новичка, который не может своевременно увернуться от препятствия и только учится летать.
Это все подвигло нас к поиску решений. К сожалению, перерыв весь интернет, мы не нашли достаточно легкого и простого в изготовлении решения для простых пользователей, а главное — такого, которое будет всем по карману. Например, защита по контуру пропеллеров неплохо предохраняет сами пропеллеры, но при малейшем касании о препятствие коптер переворачивается и падает. В общем, защита либо не оберегала коптер полностью, либо выглядела несуразно и была слишком узко доступна.
9301ad1eb306870a27cda5b67eb09f5e.jpg
Нами было принято сложное решение: придется делать ее полностью самим и почти с нуля, а также поставлена цель сделать ее простой в изготовлении и максимально легкой.
2. Разработка
В результате поиска решения, удовлетворяющего всем нашим требованиям, мы остановились на нескольких схожих вариантах. Было решено сделать защиту в форме полуправильного многогранника (примерами могут служить фуллерен, молекула углерода, или фигура пентакисдодекаэдр) — его мы и выбрали как самый приятный глазу. Кроме того, такая защита легко масштабируема под нужный размер.
При создании такой фигуры используются два вида ребер (далее — лучей): короткие и длинные, их длины рассчитываются исходя из нужного диаметра вписанной в многогранник сферы. Для лучшего понимания я вставлю все необходимые формулы ниже из «Википедии».
67d721adac513c1e19eb0339ba00d677.jpg
С угловыми соединениями (фитингами), тоже не все просто: их также два вида — с пятью гранями при вершине (пять лучей исходят из вершины) и с шестью гранями (шесть лучей исходят из вершины).
3. Первые модели
Была составлена спецификация для удобства контроля процесса изготовления, и мы приступили к моделированию.
Сделав несложные расчеты под нужные размеры, мы построили модели в Inventor CAD.
В ходе проектирования мы столкнулись с проблемами в моделировании угловых соединений, но они были решены упрощением конструкции, а разность углов компенсируется гибкостью материалов. Таким образом, все соединения сидят в небольшом натяге.
afb2091a5cd7db8678e3a58bca064343.jpg
9208e3aafa8907e3e2cc4fcd1fa078c8.jpg
a106c82716782b4e341fa3dcf2cb8b8a.jpg
(Элементы крепления защиты к корпусу)
baea453479dd0b837c394368d0093263.jpg
95ed2dcc19d6f964af4bfb0c9d579691.jpg
4. Материалы
В ходе проектирования встал вопрос, из чего же все-таки сделать такую защиту, чтобы получилось легко и прочно. Ответ пришел, как всегда, совершенно неожиданно. На глаза попались шпажки из бамбука: они достаточно тонкие, чтобы не повлиять на аэродинамику, имеют достаточную гибкость и при этом достаточно прочные. Далее возник вопрос, из чего и как делать фитинги. Конечно же, 3D-печать! 3D-принтер — это вообще незаменимая вещь, тем более для тех, кто любит что-то делать сам. К тому же они из-за не самой высокой цены получили достаточно широкое распространение. На таком принтере можно делать изделия почти любой сложности. То, что надо!
Готовые модели переводим в .stl, закидываем в слайсер (в нашем случае — Cura), вводим настройки под конкретный принтер и пластик и ставим на печать.
Для уменьшения веса был выбран ABC-пластик как один из самых легких и доступных.
d04a608af38c34df1296a7d853e23d53.jpg
Шпажки были порезаны на расчетные длины и подготовлены к последующей работе.
5. Сборка и установка
После того как все было напечатано и порезано, настало время собирать защиту.
8db4c8f18dcad49a3f278e072b8a09ad.jpg
ca3d40306a251448fbb62cbd5c27ccf5.jpg
Сборка здесь самый ответственный момент, так как требует специального алгоритма.
Из пятилучевого фитинга выходят только короткие лучи, в то время как из шестилучевого — только каждая вторая длинная.
Сборка:
  1. Вначале собираем все пятилучевые вершины.
2. На каждый луч, исходящий из пятилучевой вершины, надеваем шестилучевую.
3. Соединяем между собой шестилучевые фитинги длинными шпажками.
4. Присоединяем уже собранные пятилучевые вершины к шестилучевым, учитывая, что в шестилучевом фитинге короткие и длинные лучи чередуются.
5. Повторяем процесс для каждой пятилучевой вершины, пока шар не соберется.
После сборки разделяем шар на две полусферы, устанавливаем крепления на коптер, смотрим, что все подходит.
6b88265d672d521a469dcbc1c7ae627a.jpg
805c665f4714c18bd1b388a33c3bb6b8.jpg
(Пример установки креплений)
Теперь полусферы можно проклеивать. Между собой полусферы не склеиваются — это нужно для установки коптера внутрь. Мы в качестве клея использовали растворитель для пластиков «Дихлорэтан», но с тем же успехом можно использовать и любой быстросохнущий клей для полимеров.
После высыхания защита готова к установке и первым пробным полетам!
c0fc47fee3f4bea285d05739a2866d15.jpg
(Пока еще без креплений)
6. Первые полеты
Мы делали защиту под коптер «Клевер 2», являющийся обучающим пособием по сборке и настройке квадрокоптеров, и на него она устанавливается без доработок. Защита весит на 70 г больше, чем стандартная, и на управляемость и время полета почти не влияет.
Отдельно стоит сказать, что излишние вибрации, если таковые имеются, можно убрать путем более жесткого крепления защиты к коптеру.
f5ff2079397f3159c4a14b395f32c7f6.jpg
В итоге получилась необычная защита для коптера с небольшим весом и интересным дизайном, открывающая новые горизонты для полетов в тех местах, где летать для коптера раньше было опасно.
Модели проекта: https://cloud.mail.ru/public/EUZ6/GfiGZiELT
Подписаться на 3Dtoday
19
Комментарии к статье

Комментарии

15.07.18 в 17:17
1
Громоздко... Чем простая защита винтов не устраивает?
15.07.18 в 17:33
1
При касании к стене коптер переворачивается и падает, а с шаром он не успевает повернуться на угол не возврата и контролер не дает его перевернуть. А в целом он создан для изучения труднодоступных и замкнутых мест.
15.07.18 в 21:23
0
А если сделать из тонкой закалённой стальной проволоки?
15.07.18 в 21:44
1
Слишком большой вес получается, там почти 12 метров, если сложить все шпашки и по весу это около 60 г. А делать из металла там будет слишком большой вес. Сейчас изготавливается версия из карбона, она должна быть ещё легче и прочнее.
15.07.18 в 22:59
1
Перекатиполе :)
15.07.18 в 23:34
1
Даа... При посадки он крайне ехидно перекатывается:)
15.07.18 в 23:53
1
Скажите пожалуйста, что будет, если зацепить потолок?

Не в висении, а при горизонтальном полёте.
16.07.18 в 00:01
1
Об потолок пока не били, только об стены трубы и заборы. Обязательно попробуем! а об вертикальные препятствия нормально. А про касание к потолку, скорее всего, отскочит, и контролер будет стараться его стабилизировать.
16.07.18 в 13:13
1
У меня есть предположение, что при касании потолка он может слегка зацепиться, накрениться и потерять высоту.
16.07.18 в 17:31
1
Скорее всего, так и будет. Тут большие интересно, сколько он высоты потеряет.
16.07.18 в 22:18
1
Если будете проводить тесты, можете снять этот момент видео?
16.07.18 в 22:28
1
Да конечно, мы уже готовим материал по нему в видео ключе.
15.07.18 в 22:59
2
Крайне полезная вещь!

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Фестиваль 3Д-Печати. Новосибирск. Анонс анонса

Литье полиуретана. Когда 3д-печати мало. Часть 3

Печатные пряники и Mathematica

Думаю, что теперь можно выложить мои модели Центробежных компрессоров

Опыт приобретения и использования принтера Alekmaker

Делаем фигурку свинки.