Ρίψεις από drones και χρήση αλεξιπτώτου για drones

Καθώς τα drones εξελίσσονται και εξοπλίζονται με όλο και περισσότερες δυνατότητες και πλήθος εφαρμογών, τα αλεξίπτωτα και οι μηχανισμοί ρίψης αντικειμένων, έλαβαν και αυτά μέρος στο νέο αυτό κομμάτι της τεχνολογικής εξέλιξης. Τα droneς άρχισαν λοιπόν να χρησιμοποιούν αλεξίπτωτα σε διάφορες εφαρμογές που ξεκίνησαν σαν απλά παιχνίδια από χομπίστες και εξελίχτηκαν σε σοβαρότερα projects  με πιο λεπτομερή επιστημονική προσέγγιση και οικονομική και εμπορική αξία.

tb_relese

Οι εφαρμογές των αλεξιπτώτων στα drones που μπορεί κανείς να συναντήσει αυτή τη στιγμή είναι κυρίως δύο. Η πρώτη εστιάζεται στη μεταφορά αγαθών και η δεύτερη στην προστασία του Drone από πτώση λόγω κάποιας βλάβης.  Για το λόγο αυτό αναπτύσσονται διάφοροι μηχανισμοί επάνω στο drone. Μηχανισμοί που χρησιμοποιούνται για απελευθέρωση και ρίψη αντικειμένων (με ή χωρίς αλεξίπτωτο). Μηχανισμοί διαχείρισης του αλεξίπτωτου πάνω στο drone, που είτε απλά το κρατούν κάπου αποθηκευμένο έτοιμο να το απελευθερώσουν μαζί με κάποιο αντικείμενο, είτε το κρατούν αποθηκευμένο και το εκτινάσσουν κατάλληλα σε περίπτωση βλάβης ώστε να σωθεί το ίδιο το drone από την πτώση.

Εδώ θα δούμε μία τέτοια εφαρμογή με αλεξίπτωτο στο drone EVEV-8 της Parallax με μηχανισμό απελευθέρωσης για μεταφορά αγαθών σχεδιασμένο σε 3D printer. Το υλικό της εργασίας αποτελεί μέρος της ερευνητικής εργασίας που ανέλαβα με τους μαθητές μου της Β Λυκείου το σχολικό έτους 2016-2017

Σε πρώτη φάση προτείνω έναν μηχανισμό απελευθέρωσης και ρίψης  δύο ανεξάρτητων αντικειμένων, σχετικά εύκολο να κατασκευαστεί και με την ελάχιστη χρήση ηλεκτρονικών και προγραμματισμού, όπου στην ουσία απαιτείται ο έλεγχος ενός σερβοκινητήρα (servo motor). Προαιρετικά μπορούμε να προσθέσουμε ένα αλεξίπτωτο και μία  Θήκη αλεξιπτώτου σαν σύστημα που ασφαλίζει το   αντικείμενο ρίψης κατά την πτώση του.

Elev8_parachute_sketcup_realGR

Η λειτουργία του παραπάνω μηχανισμού είναι εξαιρετικά απλή και εξαρτάται από την γωνία στροφής του σερβοκινητήρα. Ο μηχανισμός ρίψης όταν είναι κλειστός συγκρατεί το αντικείμενο ή τα αντικείμενα που μεταφέρει  πάνω στο drone και όταν είναι ανοικτός το απελευθερώνει για ρίψη.

DM_open_close_real

Παρέχει επίσης την δυνατότητα ρίψης δύο ανεξάρτητων αντικειμένων από τις θέσεις 1 και 2  ( οπές συγκράτησης) που διαθέτει,  σε διαφορετική χρονική στιγμή (όχι απαραίτητα και τα δύο ταυτόχρονα). Οι διάφορες γωνίες π.χ 180, 90 και 0 μοίρες, που στρέφει ο σερβοκινητήρας έχουν σαν αποτέλεσμα να τοποθετούν τη μεταλλική ράβδο σε διάφορες θέσεις ώστε να συγκρατεί και τα δύο αντικείμενα (180 μοίρες), να απελευθερώνει μόνο το ένα αντικείμενο και να συγκρατεί το άλλο (90 μοίρες) ή να απελευθερώνει και τα δύο αντικείμενα ( 0 μοίρες).

DM_open_close_model_3objects

Η συνδεσμολογία του σερβοκινητήρα με το τετρακόπτερο μπορεί να γίνει απ’ ευθείας επάνω στον δέκτη (receiver) (1ος τρόπος)  ή για πιο ασφαλές αποτέλεσμα με τροφοδοσία ρεύματος απ’ ευθείας  από την μπαταρία του τετρακόπτερου σύμφωνα με την καλωδίωση του 2ου τρόπου:servo_wiring_GR

Ο προγραμματισμός του σερβοκινητήρα  εφ’ όσον χρησιμοποιούμε το ELEV-8 της Rarallax επιτυγχάνεται με τροποποίηση του firmware και συγκεκριμένα με προσθήκη κάποιων εντολών που μπορεί να βρει κανείς αναλυτικά εδώ: http://bit.ly/2oDnnnM

Το αντικείμενο που θα ρίξουμε εφόσον χρησιμοποιούμε το ELEV-8 V3 της Parallax, μπορεί να έχει βάρος μέχρι περίπου 2.5 kgr  και μπορεί να είναι προαιρετικά να είναι συνδεδεμένο με ένα αλεξίπτωτο ώστε να επιτύχουμε μία ασφαλή και ομαλή ρίψη του. Το αλεξίπτωτο βρίσκεται τοποθετημένο μέσα σε μία ειδική κυλινδρική θήκη στερεωμένη επάνω στο τετρακόπτερο με πλαστικό δακτύλιο επίσης σχεδιασμένο και τυπωμένο σε 3D printer.

Tb2

Καθώς το αντικείμενο απελευθερώνεται από τον μηχανισμό ρίψης συμπαρασύρει με το βάρος του και το αλεξίπτωτο το οποίο λόγω της ταχύτητας που αποκτά το σώμα από την πτώση ανοίγει από την αντίσταση του αέρα.

tb_banner

Video ρίψεων μπορείτε να δείτε εδώ:

και εδώ: http://bit.ly/2o4Qmj2

parachute_making_s

Από την άλλη μεριά το αλεξίπτωτο αυτό καθ’ αυτό αποτελεί το ίδιο ένα ξεχωριστό ενδιαφέρον κομμάτι μελέτης που έχει να κάνει τόσο με τα μαθηματικά που διέπουν το σχήμα και τον τρόπο κατασκευής του όσο και την φυσική  η οποία διέπει τη λειτουργία του.  Το μέγεθος του αλεξιπτώτου (ουσιαστικά η διάμετρός του) καθορίζεται από το βάρος του φορτίου που θα μεταφέρει. Η διάμετρος αυτή σε συνεργασία με τις τριγωνικές πτυχές (gores) που διαθέτει το αλεξίπτωτο καθορίζουν το σχήμα το μέγεθος και τη γεωμετρία του.parachute_explain_gr

Ένα λογισμικό για ακριβή υπολογισμό του σχήματος του αλεξιπτώτου είναι το Hemisphere Parachute Calculator Spreedsheet. http://bit.ly/2p35yKS

Για όσους διαθέτουν 3D Printer, τα αρχεία εκτύπωσης του μηχανισμού ρίψης βρίσκονται στην παρακάτω διεύθυνση:
Drop Mechanism (with parachute) for Parallax ELEV-8 and various drones

Video  από την ζωντανή αναμετάδοση της παρουσίασης των μαθητών που συμμετείχαν στο σχετικό project, την 3η ημέρα του 7ου Μαθητικού Φεστιβάλ Ψηφιακής Δημιουργίας Αχαΐας στην Πάτρα, που έγινε στο 3ο ΕΠΑΛ/3ο ΓΕΛ Πάτρας βρίσκεται εδώ: https://youtu.be/rMxNgFpjHog?t=3464

Φωτογραφίες από την παρουσίαση των μαθητών βρίσκονται εδώ:

https://www.dropbox.com/sh/kx6fxqo9soz90t9/AAC2bQcyaNd5P_eSbOo0DTgDa?dl=0

 

(Άρθρο: Νίκος Γιαννακόπουλος, καθηγητής Πληροφορικής – Μαθηματικών)

Advertisements

One thought on “Ρίψεις από drones και χρήση αλεξιπτώτου για drones

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s