Dieses Projekt befasst sich mit dem Entwurf und der Umsetzung eines neuartig angetriebenen Typ Quadrocopter. Zwei markante, untypische Zielvorgaben sollten erreicht werden. So sollte der Neigungswinkel begrenzt und der Rahmen des Quadrocopters mit der 3D-Drucktechnik hergestellt werden. Quadrocopter sind weit mehr als ein Hobby. Sie sind als universelle Träger zu sehen, welche in Zukunft viele nützliche Aufgaben erledigen können. Aufgabenbereiche wie Transport von Waren, Bewachung von Grundstücken oder Landesgrenzen bis hin zur Personenbeförderung sind Perspektiven für diese Technologie.
Der Autor beschäftigt sich seit mehreren Jahren mit dem Thema Quadrocopter. Angefangen mit einfachen Consumer Modellen kam er schnell zu Bausätzen für sogenannte Racing Quadrocopter. Gleichzeitig wurde die FPV-Technik bezahlbar und salonfähig. Das sind Systeme, die aus einer Mini Kamera, einem Video Transmitter und einer Antenne auf der Senderseite bestehen und aus einer VR-Videobrille auf der Empfängerseite. Vor diesem Zeitpunkt flog der Autor sämtliche Modelle auf Sicht. Nun verbaute er FPV-Systeme in die Racing Quadrocopter und bekam eine ganz neue, faszinierende Sicht beim Fliegen.
Fortan steuerte der Autor den Racing Quadrocopter über die Mini Kamera und bekam live das Bild auf eine Videobrille projiziert. Beim Fliegen durch den Parcours entstand aber der unangenehme Effekt, dass der Copter speziell bei Vollgas Beschleunigungen extreme Neigungen annahm, was sich negativ auf den Sichtbereich der Mini-Kamera auswirkte und nicht selten zu Crashs führte. Diese Neigungswinkel galt es also zu begrenzen oder bestenfalls zu eliminieren - die Kernaufgabe in diesem Projekt.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Vision
- Bisheriges Funktionsprinzip
- Der Antrieb:
- Rahmenteile:
- Ist - Zustand
- Entwicklung eines Quadrocopters TILT-Arm-Antriebs:
- Herstellung des Rahmens mithilfe eines 3D-Druckers
- Realisierung
- Brainstorming
- Aufteilen der Arbeitsschritte
- Entwurf der Gehäuseteile
- Herstellung der Gehäuseteile mithilfe eines 3D-Druckers
- Mechanischer Aufbau
- Berechnungen der elektrischen Größen, Produktauswahl
- Gesamtgewicht
- Benötigte Schubkraft
- Auswahl der Motoren
- Auswahl ESCs
- Berechnung des Flug-Akkus
- Produktauswahl
- Auswahl des Flug-Controllers
- Materialbeschaffung
- Elektrischer Aufbau Blockschaltbild
- Beschreibung elektrischer Aufbau
- Spannungsverteilung
- Programmierung des Flug-Controllers
- Programmiersprache
- Programmierung des Flugcontrollers
- Funktionstest
- Bauteil-Spezifikation
- Filament für den 3D-Drucker
- Drehzahlregler ESC
- UBEC
- Flugcontroller
- Spannungsverteilerplatine
- Servo
- Brushless-Motoren
- Akku
- Fernsteuerung
- FPV-System
- Aufstellung der Kosten
- Gegenüberstellung Geplante und Tatsächliche Kosten
- Auswertung Kosten
- Zeitplanung
- Aufschlüsselung der Projektphasen
- Zeitablauf
- Tortendiagramm benötigte Zeit
- Auswertung der Arbeitszeit
- Fazit
- Glossar
- Abbildungsverzeichnis
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die vorliegende Arbeit dokumentiert die Entwicklung eines Racing-Quadrocopters mit einem neuartigen Antriebskonzept, dem TILT-Arm-Antrieb. Das Projekt zielte darauf ab, die Stabilität und Fluglage des Quadrocopters zu verbessern, insbesondere im FPV-Flug, und gleichzeitig den Rahmen des Quadrocopters mit Hilfe von 3D-Druck herzustellen.
- Entwicklung eines TILT-Arm-Antriebs für verbesserte Flugstabilität
- Anwendung von 3D-Druck für die Herstellung des Quadrocopter-Rahmens
- Optimierung der elektrischen Komponenten für Leistung und Effizienz
- Programmierung des Flugcontrollers für präzise Steuerung und Flugmodi
- Kosteneffiziente Umsetzung und Dokumentation des Entwicklungsprozesses
Zusammenfassung der Kapitel
Die Einleitung stellt das Projekt vor und erläutert die Vision und den bisherigen Stand der Technik im Bereich der Quadrocopter. Die Realisierungsphase beschreibt den detaillierten Entwicklungsprozess, angefangen bei der Planung und dem Entwurf über die mechanische und elektrische Konstruktion bis hin zu den Programmierarbeiten und dem Testflug. Die Bauteil-Spezifikation listet alle verwendeten Komponenten mit ihren technischen Daten auf. Die Aufstellung der Kosten zeigt die Kostenentwicklung im Vergleich zur ursprünglichen Planung auf und erläutert die Gründe für Abweichungen. Die Zeitplanung analysiert den Zeitaufwand für die einzelnen Projektphasen und die Arbeitszeit der beteiligten Personen. Das Fazit fasst die Ergebnisse des Projekts zusammen und gibt einen Ausblick auf zukünftige Entwicklungen.
Schlüsselwörter
Racing-Quadrocopter, TILT-Arm-Antrieb, FPV-Flug, 3D-Druck, Flugcontroller-Programmierung, Multiwii, Brushless-Motoren, LiPo-Akkus, Kosteneffizienz, Zeitplanung.
- Quote paper
- Julian Kühn (Author), 2017, Entwicklung eines Tilt Arm Racing Quadrocopters, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/455649
