Objetivo principal: Projetar e construir um drone (quadcóptero) em casa com Arduino.

Objetivos secundários:

  • Estudar e implementar estratégias de controle em vôo,
  • Testar formas de controle remoto do drone.

Inspiração: Quadcóptero Eachine H8 Mini

quadcoptero eachine H8 mini

Características básicas do Eachine H8 Mini:

  • Dimensional: 13,5 x 13,5cm (contando com batedores plásticos)
  • Peso com bateria: 24g
  • Peso SEM bateria: 17g
  • 4x motores com escovas (brushed)

Imagem inicial do dimensional do drone:

drone desenhado á mão

drone caseiro com Arduino

Primeiro protótipo mecânico em papelão (dimensão 9,9 x 9,9cm de ponta-á-ponta):

protótipo drone em papelão

Primeiro desenho do drone feito no software Kicad:

quadcoptero drone feito em kicad

Definição preliminar do Hardware:

  • Arduino UNO (ATMEGA328P-PU ou P-AU) ou ESP-12
  • Rádio: Wi-Fi ESP-12 ou 2.4GHz NRF24L01
  • Sensor inercial: MPU6050 (Giroscópio 3 eixos + acelerômetro 3 eixos)
  • Base do corpo (mecânica): placa de circuito impresso em peça única
  • Transistor para controle dos motores: Mosfet Canal N Si2300

Estimativa do peso do protótipo:

  • Meta: 30g
  • Peso de uma placa de circuito impresso 4x4cm 1,6mm: 5,12g
  • Peso total dos motores + hélices: 4,7g x4 = 18,8g
  • Peso médio da bateria (LiPo 3,7V 150mAh): 6g
  • Peso total estimado (ainda sem componentes eletrônicos): 5,12 + 18,8 + 6 = 29,92g – TEM QUE MELHORAR!

Como referência, O peso de uma controladora de drones comercial (KK Multicopter 2010) é 14g (utilizando chip ATMEGA328P-AU SMD) . O peso de uma placa receptora de controle remoto que eu desenvolvi é 18g (já montada, completa e com o rádio HC-12 com antena – foto abaixo).

receptora carrinho controle remoto

Pinagem/ esquemas de ligação:

  • No caso de utilizar o ESP-12 (Wi-Fi) como controlador, conectar o MPU6050 (via I2C) aos pinos 10 e 11 (IO4 e IO5)

Referências para implementação do controle de vôo:

The Physics of Quadcopter Flight

http://andrew.gibiansky.com/downloads/pdf/Quadcopter%20Dynamics,%20Simulation,%20and%20Control.pdf

https://core.ac.uk/download/pdf/47181924.pdf

https://hackernoon.com/quadcopter-physics-explained-468ee44ba40b

https://epublications.marquette.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1370&context=theses_open

http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.77.9015&rep=rep1&type=pdf

http://www.ijstr.org/final-print/aug2014/Quadcopter-Flight-Dynamics.pdf

https://www.wired.com/2017/05/the-physics-of-drones/

 

Matemática mais pesada: http://sal.aalto.fi/publications/pdf-files/eluu11_public.pdf

 

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