Создание каркаса (простого, дешевого и надежного) для квадрокоптера собственными руками

В этом посте я поделюсь своим опытом создания каркаса для квадрокоптера.

Материалы

В качестве материалов для строительства использованы алюминий и поликарбонат.

Основными элементами каркаса являются ноги и центральная панель.

Для изготовления ног выбран алюминиевый профиль  10x10x1мм. За основу центральной панели взята прозрачная поликарбонатная плита толщиной 2мм.

Дизайн

Дизайн каркаса создан с помощью SketchUp совместно с дизайном будущего квадрокоптера. Основное внимание уделено направлениям расстановка ног и конфигурации панели. В первом случае важно чтобы моторы, закрепленные на краях равномерно располагались на окружности заданного радиуса. При планировании конфигурации панели учитываться размеры и положения всех будущий элементов машины.

Распиловка и сборка
После того как дизайн готов переходим к изготовлению деталей.

Первым делом дизайн центральной панели переноситься на материал. Для этого распечатанная схема кладется (наклеивается) на заготовку. Далее по поверхности обводятся контуры. Контуры можно очертить любым острым инструментом. Материал очень мягкий и легко поддается. В данном случае использовался нож для резки линолеума.

Распиловка материала выполнена лобзиком. Поликарбонат легко поддается пилению. Края среза остаются аккуратными.

Станция для пиления в нашем случае использовалась главным образом для надежного закрепления материала. Она так же способствует получению ровного среза.

Для изготовление панели необходимо выпилить 2 заготовки, соответствующие шаблону.

Полученные заготовки совмещаются и  снова накладываются на чертеж. Теперь переходим к разметке отверстий для крепления ног квадрокоптера.  Здесь важно чтобы отверстия на обоих пластинах точно соответствовали друг другу. Поэтому во время процесса сверления  рекомендуется использовать зажимы. Так же хорошо иметь направляющие для сверла для получение точно перпендикулярных отверстий. На этом этапе точность обработки очень важна так как от нее зависит качество каркаса.

После завершения очередного шага - контрольная примерка с целью контроля процесса.

Далее переходим к изготовлению основ для ног. Алюминиевый профиль нарезается кусками нужной длинны. В нашем случае это 220 мм.

И снова контрольная примерка перед сверлением отверстий

Изначально отверстия только намечаются. Окончательное сверление сквозного отверстия делается с помощью направляющих для обеспечения как можно более точного перпендикулярного прохода.
 

Крепление ног осуществляется с помощью болтов M4x20мм, соответствующий шайб и гаек. необходимо помнить, что рама будет подвержена влиянию вибраций от двигателей квадрокоптера. Поэтому рекомендуется использовать гайки со встроенным стопорным кольцом или специальный состав для фиксации гаек.

Усиление конструкции

Полученная первоначальная конструкция имеет недостаточную жесткость. Поликарбонат гнется в местах удаленных от мест крепления ног.

Для удаления этого недостатка конструкция усиливается с помощью набора алюминиевых вставок. 

Для этого сверлим отверстия  по периметру центральной платы. Я добавил по 3 отверстия с права и с лева и 2 на задней части.

Из алюминиевой трубы 6x1мм нарезаются втулки. Длинна втулки соответствует расстоянию между поликарбонатными плитами с учетом толщины шайб-прокладок. В нашем случае это 10-2=8 мм.

Полученные втулки используются в качестве стопоров при креплении поликарбонатных плат друг к другу.

Внимание: используйте шайбы с обоих сторон поликарбонатной плиты. В противном случае при зажиме гайки со стороны втулки, где площадь контакта метала и пластика меньше, по последнему пойдут трещины. 

Полученная конструкция имеет более высокую жесткость как на сгиб так и на кручение.

Полученный каркас весит 300 г.

О монтаже электроники, поведении в воздухе и примерах использования читайте в следующих постах.