Птица робот своими руками

Как cделать орнитоптер своими руками

Эта инструкция — история о том, как я сделал прототип орнитоптера.

Для тех, кто не знает, орнитоптер — это механизм, который летает за счёт взмахов крыльями, как настоящая птица. Идея состояла в том, чтобы создать орнитоптер с нуля, управлять им дистанционно и, конечно, заставить его летать.

Пожалуйста, не судите строго — я не профессионал авиамоделирования. Так что не всё работает так, как мне бы хотелось, но всё же работает.

Реальный результат можно увидеть в многосерийном видео на нашем канале Youtube. Если вам понравится это руководство, пожалуйста, подпишитесь на канал.

Инструкция со временем будет исправляться и улучшаться новыми материалами, как и Орнитоптер.

Видеообзор

1. Выбор начальных параметров размаха крыльев, веса и частоты взмахов.

С какой частотой птицы обычно машут крыльями?

Это зависит от площади крыла самой птицы. Например, для аиста достаточно махать крыльями с частотой 2 взмаха в секунду, воробей должен делать 13 взмахов в секунду, а колибри — до 80. Я хотел сделать большой орнитоптер, поэтому площадь крыла тоже будет большой. Для расчета площади крыла нужно знать размах крыльев. Итак, размах крыльев стал первым выбранным параметром. Я решил сделать орнитоптер с размахом крыльев в диапазоне 1200-1400 мм.

Я искал в интернете существующие конструкции орнитоптеров и анализировал их размеры. Большинство орнитоптеров сделаны в строке определенного размера. Орнитоптеры Hobbie могут быть отсортированы по размаху крыльев (от 660 до 3000 мм) и весу в полете. Мой орнитоптер с размахом крыльев 1200-1400 мм будет где-то посередине этой шкалы, не большой, но и не маленький.

Я искал информацию о конструкции на форумах авиамоделирования, в спецификациях об орнитоптерах и во множестве видео на Youtube. Я выяснил, что орнитоптеры с таким размахом крыльев должны выполнять от 5 до 7 взмахов в секунду и иметь полетный вес в диапазоне от 300 до 500 г. Я выбрал среднее значение веса полета — 400 г. Поскольку у меня нет опыта в создании самолетов и махалетов, я выбрал все значения эмпирически и в основном надеялся на удачу.

Зная приблизительную частоту взмахов (от 5 до 7 Гц), я могу разработать механизм взмахов.

В итоге для орнитоптера мною были выбранны следующие параметры:

2. Выбор Махательного Механизма

Махательный Механизм является наиболее важной частью орнитоптера. Он преобразует электроэнергию от батареи в махательное движение крыльев. Разработать и собрать такой механизм достаточно сложная задача,так как он должен выдерживать огромные усилия, которые меняют направление несколько раз в секунду, и в то же время быть чрезвычайно легким и долговечным.

Существует большое количество махательных механизмов. Вот самые используемые.

Конструкция кривошипа является самой базовой среди махательных механизмов. Части ступенчатого вала находятся на необходимиом растоянии и под необходимым углом для достижения симметричного взмаха. Это часто используемая конструкция среди любителей, которые собирают орнитоптеров из подручных материалаов.

Кривошип с одной передачей (Single Gear Crank)

Несмотря на то что конструкция кривошипа с одной передачей выглядит простой, она сложнее, чем кажется. Центральная точка, где соединительный стержень и шарниры крыльев соединены друг с другом, должна расширяться и сжиматься при закрывании механизма. Сжатие и расширение с очень высокой частотой может привести к износу компонента.

Кривошип с дмумя передачами (Dual Gear Crank)

Эта конструкция имеет две шестерни, которые управляют петлями каждого крыла по отдельности. Существует несколько вариантов конструкции трансмиссии. Шестерня может приводить в движение обе вспомогательные передачи. Таким образом, вторичные шестерни будут вращаться в одном направлении друг с другом. В другой конструкции ведущая шестерня вращает вторичную шестерню, а эта вторичная шестерня вращает другую вторичную шестерню. Вторичные передачи будут вращаться против часовой стрелки друг к другу. Эта конструкция намного проще в реализации и уменьшает несоосность крыла.

Поперечный вал (Transverse Shaft)

Поперечная конструкция вала является еще одним вариантом кривошипно-шатунного механизма. Эта конструкция обеспечивает максимально симметричный взмах. Однако это самый тяжелый и сложный дизайн. Вращающиеся зубчатые колеса и крылья находятся не в одной плоскости, поэтому соединительный стержень должен вращаться. Стержень соединителя имеет шариковый подшипник внутри, и это добавляет вес только к самому компоненту. Количество зубчатых колес, используемых в этой конструкции, больше, чем в любой другой конструкции. Конструкция поперечного вала обычно используется для больших орнитоптеров, где вес можно преодолеть с помощью больших крыльев.

Я решил выбрать конструкцию с поперечным валом. Размер моего орнитоптера позволяет использовать дополнительную массу механизма. Кроме того, такую ​​конструкцию легко изготовить из листового материала, так как плоскости зубчатых колес параллельны плоскости корпуса.

3. Выбор компонентов. Мотор, ESC и Aккумулятор.

Выбор мотора

Мотор должен быть небольшого размера. Моторы большого размера имеют большой вес, что очень критично для конструкции. В то же время электродвигатель должен быть прочным, чтобы обеспечить достаточный крутящий момент для преодоления сопротивления воздуха.

Для увеличения крутящего момента и достижения необходимой частоты взмахов я собираюсь использовать редуктор. В этом случае я могу взять более слабый двигатель с более высоким числом оборотов в минуту (об / мин).

Принимая во внимание размеры орнитоптера, хобби электромоторы размером 300 — 400 должны идеально подходить. Хобби-моторы такого размера могут быть коллекторными или бесколлекторными. В основном вы можете найти их в средних RC катерах и вертолетах.

Обратите внимание на важную деталь. Вам нужен аутраннер. Монтажные отверстия двигателя должны быть на одной стороне с выходным валом. Таким образом, корпус, который находится рядом с выходным валом, должен быть неподвижным.

Основные характеристики двигателя:

Краткое объяснение названия:

Первые, 4 цифры в описании (2627) — это размеры двигателя. Первая пара цифр показывает диаметр двигателя (26 мм), а вторая пара показывает длину (27 мм). Значение «кВ» относится к постоянной скорости двигателя. Он измеряется числом оборотов в минуту (об / мин), которое совершает двигатель, когда на него подается 1 В (один вольт) без нагрузки. Например: Этот 2627 4200 кВ бесколлекторник может быть запитан батареей 2S (7.4В) или 3S (11.1В). При значении 4200 кВ и без нагрузки этот двигатель имеет следующие скорости:

Источник питания

В моем орнитоптере батарея — это один из самых тяжелых компонентов, поэтому очень важно выбрать правильную.

Для питания двигателя я использую Li-Po аккумулятор. Коэффициент отношения емкости к массе у таких аккумуляторов достаточно высок. Кроме того, они способны выдавать высокое значение тока, которое требуется для бесколлекторных двигателей.

Существует заметная разница в весе между 2-х и 3-х ячеечными батареями одинаковой емкости. Поэтому я думаю, что лучше использовать 2-ячеечную батарею.

Основные характеристики батареи:

Довайте проверим, достаточно ли максимального тока батареи.

Умножив скорость разряда на емкость, можно рассчитать максимальное значение тока, которое может выдавать аккумулятор:

Максимальный ток 27 А превышает значение, которое может потреблять двигатель (22 А), поэтому все в порядке. Так же очень важана емкость аккумулятора. Этот параметр влияет на продолжительность полета орнитоптера.

Однако, в моем случае, гораздо важнее выбирать батарею в зависимости от веса.

Регулятор оборотов (ESC)

Для управления и регулирования скорости бесколлекторного мотора нужен контроллер. Любой хобби ESC подходит для этого. Единственное, что нужно проверить — это длительный и пиковый ток. Чтобы уменьшить вес орнитоптера, лучше выбрать контроллер в мини-форме.

Вот тот, который использую я:

Так же подойтут вот такие:

Источник

Научный опыт (Птица-робот)

Если вы хотите создать своими руками робота, пусть даже и небольшого, то игрушка «Птица-робот» — как раз для вас. Целью данного эксперимента является сборка робота-птицы. При правильной сборке птица-робот будет двигать крыльями. Ребёнок сможет освоить основы конструирования, механики и электродинамики .

Смотрите также

ООО «ЧИП и ДИП»

Республика Беларусь , 220004, г. Минск, ул. Димитрова, дом 5, торговое помещение №10, офис 41
Свидетельство о регистрации №192781371 выдано 28.02.2017 года Минским городским исполнительным комитетом
УНП 192781371
Регистрация в Торговом реестре Интернет-магазина сhipdip.by №431036 от 05.11.2018
Способы оплаты: банковский перевод, карты Visa, MasterCard, Белкарт, наличными при самовывозе

Телефон: +375 17 311-07-17
Электронная почта: sales@chipdip.by
Время работы пункта выдачи заказов: Пн-Пт 10:00–18:00
Время работы торгового зала: Пн-Пт 9:00–20:00, Сб-Вс 10:00–18:00
Доставка осуществляется: Пн–Пт 10:00–20:00

Источник

Блог

Вам нравится конструкции, имитирующие полеты птиц? Если да, то на этой летающей модели вы не найдете пропеллеров, т.к. эта конструкция создана по образу и подобию полета птицы!

Бионическая птица приводится в действие двигателем BLDC и двумя сервоприводами. Программное обеспечение, управляющее полетом, было подготовлено в программе XOD, графической среде для Arduino.

Представляем проект на Ардуино бионическая птица, которая летает благодаря быстрому взмаху крыльев. Именно эта особенность отличает данную конструкцию от работы популярных квадрокоптеров и самолетов с дистанционным управлением. Автор этого проекта под псевдонимом gabbapeople был вдохновлен другими проектами этого типа, которые он нашел в Интернете.

Проанализировав подобные конструкции, автор описываемого проекта определил, что размах крыльев его птицы-робота должен быть в пределах от 1200 до 1400 мм, и птице придется махать ими 5-7 раз в секунду. Кроме того, вся конструкция должна весить около 400 г.

Различные варианты механизмов, приводящих в движение крылья	Выбранный способ движения крыльев

Проект работает от двигателя BLDC и двух сервоприводов, благодаря которым можно менять направление полета бионической птицы. Вращательное движение главного приводного двигателя преобразуется в взмах крыльев с помощью частично напечатанной на 3D-принтере шестерни. Остальные элементы каркаса были вырезаны лазером.

Каркас крыла был сделан из стержней, выполненных из углеродного волокна, а для его обшивки использовалась водонепроницаемая нейлоновая ткань. Устройство управляется Arduino, которое было запрограммировано в программе XOD. Удаленное управление бионической птицей возможно благодаря модулю Mbee 868 версии 2.0.

Фрагмент обшивки крыла	Программа ​​управления в XOD

Процесс создания бионической птицы подробно показан в видео ниже:

Если вы заинтересованы в создании такого проекта, то всю необходимую информацию вы найдете в статье , опубликованной автором этого проекта. Он предоставил очень подробную инструкцию, которая охватывает практически все этапы сборки этой оригинальной птицы!

Источник