Mühendislik

Tasarımı Kolay Drone

Bu yazımda son zamanlarda çok popüler olan kullanım alanı çok farklılaşabilen hemen hemen her yerde bir çok ebatta gördüğümüz drone tasarımından bahsedeceğim. Burada yayınlayacağım ve herkesle dosyalarını paylaşacağım drone tasarımı internette yaygın olan, orta seviye “Solidworks” kullanabilen bir çok kişinin rahatlıkla çizebileceği bir tasarım. Peki internette yaygın olan bir tasarımı burada neden paylaşıyorum ?

Aslında burada yapacağım şey bir atasözünün biraz farklı hali gibi olacak. Burada hem balık vereceğim hem de balık tutmayı öğreteceğim. Söylemek istediğim elinizde hem örnek olarak alabileceğiniz bir tasarım olacak hem de kendi hayal gücünüzle çok farklı tasarımlar yapabilmek için bir fırsat. Gerisi tamamen hayal gücünüze, azminize ve tasarım bilginize kalacak.  Bunu şöyle izah edeyim karşınızda çözüm yöntemini bildiğiniz bir matematik problemini çözmeye başlamak gibi bir yaklaşım olarak düşünebiliriz. Çözüm yöntemini öğreneceksiniz ve geri kalan sadece çözmek istemeniz olacak lafı çokta uzatmadan neler tasarlayacağımıza geçelim.

  1. Gövde : Burası elektronik devre kartımızı , bataryamızı , gps’i ya da kameramızı bağlayabileceğimiz tasarımımızın tam olarak gövdesi olarak adlandırdığımız bu tasarımda tavan ve tabanından oluşan iki parçalı bir yapı. Gerekli kablo ve bağlantılar yapılabilmesi için ve ağırlığının azaltılabilmesi için mümkün olduğunca boşluklu bir tasarım elde etmeye çalışmalıyız tabi ki bunları düşünürken devre kartımıza zarar gelmesini de istemeyiz bu yüzden tavan ve tabandan oluşan tasarım bir çok drone da ideal yapıdır. Malzeme seçimi olarak mümkün olduğunca hafif ve dayanımı yüksek olduğundan karbon-fiber tercih edebiliriz. Tasarlayacağımız drone ne kadar hafif olursa kullanacağımız motorların seçimi için hesabımızı ona göre yapabiliriz. Paylaşacağım tasarımdaki spacer gövdeler arası bağlantı için kullanılacak.
  2. Kollar : Tasarlanacak drone 3, 4 ,6 hatta 8 kol da olabilir burada drone un ne amaçla kullanılacağı önemli bir faktör. Burada paylaşacağım tasarımda 4 kol yani quadcopter yapısı üzerine bir tasarım. Kollar için tercih edilen sayıya göre kol açıklığı çok önemlidir. Kollar arasında ki açıklık drone un dengesini ve manevra kabiliyetinin ne kadar iyi olacağını belirler. Burada belirteceğim bir başka hususta tabi ki gövdeyle birleşecek kollarında mümkün olduğunca hafif olması. Kollar üzerinde mümkün olduğunca fazla parça eksiltmeliyiz ki hafif bir yapı elde edelim. Paylaşacağım drone bu anlamda çokta iyi bir tasarıma sahip değil. Kolların ağırlığını azaltacak bir tasarım yapmak bence bu yazıyı okuyan kişilerin yeni tasarımda yapacağı ilk iş olmalı. Kollar içinde karbon-fiber malzeme tercih ediyoruz.
  3. Fırçasız DC motor : Her kolumuz için 1 tane veya karşılıklı 2 tane yerleştireceğimiz drone un toplam ağırlığına göre hesabını yapacağımız en önemli aşamalardan biridir. Mühendislik işlerinde hesap yapılmayan her aşama hüsranla sonuçlanır. Herşeyi hallettikten sonra çalıştırdığınızda drone’un uçmamasını istemez kimse. Tasarımda ki spinner motorumuzun gövdeye montajı için. Motorlar çapraz olarak aynı yöne dönmeliler. Yani yanyana iki kol ters yönde dönmeli. İlk kol CW yönünde hareket ediyorsa ikinci kol CCW yönünde hareket etmeli. Yoksa drone’umuz havalanmayacaktır. Burada şöyle bir hesap yaptım ;

Uçuş sırasındaki herşey dahil ağırlık (HDA) için ;

– 400gr – 800gr      : Motor ağırlığı yaklaşık 25gr
– 800gr – 1200gr    : Motor ağırlığı yaklaşık  50gr
– 1200gr – 2000gr  : Motor ağırlığı yaklaşık 80 gr
– 2000gr – 3000gr : Motor ağırlığı yaklaşık 120gr

1 motorun tam gazda iken verebildiği itiş gücü ~= (HDA x 2) / Motor sayısı

Hemen hemen buna yaklaşık değerler istediğimiz sonucu verecektir.

  1.  Fan : Piyasada bir çok çeşit fan mevcut. Alınan fırçasız motorların üzerinde gelenler de var. İsteğe göre iki kanat ve ya dört kanatlı fan tasarımı yapılabilir. Fan malzemesi olarak maliyet önemsenmiyorsa karbon-fiber kullanmak harika bir fikir. Ama karbon-fiber hafif ve dayanımı yüksek olmasının yanı sıra çok pahalı bir malzeme türüdür. Burada uçuş sırasında yapılacak kazaları da göze alarak plastik tercih etmekte fayda var. Karbon-fiber fanların kırılması maliyet anlamında sizi zora sokabilir. Ben kendi tasarımlarımda 4 kanatlı özel girdaplı fan tasarımı tercih ediyorum.
  2. Yer Desteği (Piller ) : Opsiyonel bir parça, olmayan drone tasarımları da var ama bence hafif olduğu takdirde çok önemli, kazalarda koruyucu ve kalkış inişe yardımcı önemli bir parça.
  3. Elektronik Üniteler ve Dağıtım Bordu : Drone’umuz için olmazsa olmaz yapay zeka yüklemek ve motor sürmek için ihtiyaç duyacağımız parçalar. Tasarım kısmında çok önem verilmesine gerek görmüyorum. Çünkü zaten elektronik aksamları koruyacağımız için görünmeyecektir. Bu kısmı kendi tasarımlarımda da opsiyonel yapıyorum.
  4. Bağlantı Elemanları : Parçalarımızın birbiri arasındaki bağlantısını sağlamak için civata ve somunlar kullanacağız. Bu tasarımdaki civata ve somunlar “Solidworks Toolbox” ta hazır olarak bulunan parçalardan seçildi. Ama malum hepimiz orjinal solidworks kullanamadığımız için civata ve somunları da sizinle paylaşacağım dosyalara ekledim.
  5. Batarya : Motorlarımızı ve elektronik aksamı çalıştırabilmek için gücü vereceğimiz yapı. Şu an piyasadaki dronelar maximum yarım saat kadar havada kalabiliyor. Seçilecek bataryanın büyüklüğüne göre droneun havada kalma süresi artırılabilir. Ama tabi ki en optimize şartlarda yarım saatten bahsediyorum. Tasarımda önemli bir faktör mümkün olduğunca göze sırıtmayacak bir batarya tasarımı tercih edilmeli.


Site için hazırladığım ilk yazının çokta uzun olmasını istemiyorum. Tekrar söylemek istiyorum karşınızda çözüm yöntemini bildiğiniz bir matematik problemi var şu an ve çözmek size kalmış durumda. Yukarıda ki görsel de ve video da bulunan droneun tasarımını paylaşıyorum. Parçalar Solidworks 2018 Premium sürümünde çizilmiştir. Alt versiyonlarda “gelecek sürüm” hatası alınabilir. Programı orjinal olmayanlar için Toolbox içerisindeki parçaları da klasöre ekledim. Motion manager ve montaj da sorun yaşayanlar mail attıkları takdir de muhakkak yardımcı olacağım. Mail atmaktan çekinmeyin, muhakkak en kısa zaman içerisinde cevaplarım . Bir sonraki yazıda görüşmek dileğiyle.

Quadcopter Projesi

Tasarımı Kolay Drone” üzerine 3 yorum

  1. Merhaba, ben makine mühendisliği öğrencisi Furkan Saruhan öncelikle paylaştığınız içeriklerin güzelliği ve faydalarından dolayı tebrik ve teşekkür ederim yalnız sayın hocam solidde çizdiğiniz drone ölçülerini paylaşmamışsınız paylaşırsanız yada yol gösterirseniz çok memnun olurum.

    1. Furkan Merhaba;
      Site üzerinde paylaştığım hiçbir projede herhangi bir teknik resime yer vermiyorum. Hem projelerin telif sahiplerinin taleplerinden dolayı hem de siteye gelen mühendislik misafirlerimin çok hazıra yönelmemeleri önceliğim. Zaten projeleri ayrı çizilmiş partlar şeklinde size açık halde sunuyorum. Projeye merak salıp kendisi de tasarlamak isteyen kişilerin teknik resimleri kendisinin çıkarmasını doğru buluyorum. Zaten Solidworks yeni versiyonlarında neredeyse mükemmel denecek kadar başarılı otomatik teknik resimler çıkarıyor. Tasarımların hepsi de 3D printer da basılabilecek tasarımlar. Yardımcı olabileceğim başka bir husus varsa memnuniyet duyarım.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.