2 Teoretisk referensram
3.5 Komponentval
3.6.7 Test och validering
Den slutgiltiga lösningen på problemet måste testas för att bekräfta att kraven är uppfyllda. Genom viktningar och utvärderingar har förslag nummer 6 gått vidare och är alltså mest lämplig. I kriterieviktningen finns det krav som inte gick att vikta och att kontrollera innan quadcoptern var färdig, t.ex. den totala vikten, prestandan och användarvänlighet. Dessa krav kontrolleras manuellt och presenteras i bilaga 11, test och validering.
Efter att alla komponenter anlänt började vi bygga ihop quadcoptern. När kroppen var färdig kunde vi lägga den på en våg och se vilken vikt den uppnår. Vi lägger också till några vikter så att vi når den totala lasten på 3 kg, som var ett krav. Vi lägger quadcoptern på en plan yta med den totala lasten på 3 kg och testar även att hänga upp den tillsammans med lasten. Detta görs för att se om kroppen orkar bära 3 kg. Vad gäller användarvänlighet och dess krav innebär det att kunna bära quadcoptern iklädd handske. Detta presenteras också i bilaga 11.
4 Resultat & Diskussion
Under projektets gång har arbetet genererat många delmål eller resultat för att nå den slutgiltiga primärlösningen. Redan i starten var det viktigt att förstå problemet och kriterieuppställningen. Denna lösning vi arbetat fram uppfyller de kriterier som ställts och löser problemet beskrivet i kapitel 1.
De metoder vi arbetat fram resultatet med var från Fredy Olsson. Vi började med att definiera produkten och undersöka vad som finns på marknaden. Detta
resulterade till bilaga 1. För att enklare kunna fortsätta arbetet, som nu var att ta fram olika koncept behövde vi först identifiera möjliga standardkomponenter som vi kunde använda. Därifrån kunde vi generera idéer utifrån de komponenter vi hade. Se bilaga 3 och 4. Här använde vi Brainstorming som metod och sedan användes också elimineringsmetoder i form av kriterieviktning och
parvisjämförelsemetod för att sålla bort förslag som inte är lämpliga. Se bilaga 4 del 2.
När endast några få förslag återstod använde vi oss av aerodynamik,
dimensionsberäkningar, FEM-analys och en monteringsanalys som utvärdering. Aerodynamiken resulterade till att vi vidareutvecklade de tre sista förslagen och
21
gjorde små förändringar. Förändringar i form av annan lägesdimensionering av t.ex. ben och förslutning med täcklist för spåren i profilen. Utifrån
dimensionsberäkningarna, bilaga 9, vars syfte var att ge oss en rättvis bild på storleken av Quadcoptern kunde vi enkelt jobba vidare med FEM-analys. Denna analys ger oss ett resultat på om dessa dimensioner är korrekta och hållfasta. Vi belastade förslagen med ca tre kg för att testa ifall de kommer att uppfylla kriteriet som var uppställt. Med hjälp av FEM-analysen fick vi detta bekräftat och vi kunde värdera vidare våra förslag. Se bilaga 6.
Monteringsanalysen gjordes i syfte för att uppfylla kravet, enkelhet. Se bilaga 7, som är en sprängskiss av de tre sista förslagen där alla ingående delar syns och antalet fästelement visualiseras. Priset för alla fäselement visas också. Det förslag som hade minst antal element och minst hål att borra värderas som enkel med hänsyn till monteringen.
Den sista viktningen, parvisjämförelsemetod-slutbedömning, gav oss en vinnare. Till denna viktades alla kriterier och önskemål mot de tre sista förslagen. Se bilaga 8. Förslag nummer 6 uppfyller alla de ställda kraven bäst. Trots att priset är högst bland de tre förslagen, med en skillnad på 82 kr, så anses den ändå billigare och enklare när det gäller bearbetning då det endast krävs borrning av 6 st. hål. Se bilaga 7. Det slutgiltiga förslaget testades också för att kontrollera att de
uppställda krav som tidigare inte uppfyllts nu gör detta. Det gäller bl.a. total vikt, prestanda och användarvänlighet. Enligt bilaga 11, som visar bilder på resultatet av dessa tre krav, ser vi att alla krav uppfylls. Den totala vikten av kroppen är 965 gram och den klarar av maxlasten på 3 kg både i statiskt och dynamiskt läge. Förutom detta har vi också kontrollerat användarvänligheten genom att med iklädd handske bära quadcoptern, vilket också uppnås och godkänns. I bilaga 10 finns ritningar på alla ingående delar för den slutgiltiga konstruktionen.
5 Slutsatser
Hela projektets gång har haft som slutmål att nå en slutgiltig konstruktion, ram eller kropp för en flygande robot vars syfte är assistans för sök-och
räddningsuppdrag.
De kriterier som varit ställda har också givit oss underlag till vidare arbete för att konstruera en lämplig kropp. Vi anser att nästan alla kriterierna för
22 Kriterier Uppfyllnad? Flygning JA Utrymme JA Utformning JA Komponenter JA Enkel konstruktion JA Prestanda JA Storlek JA Synlighet NEJ Design JA Användbarhet JA
I tabellen ser vi att synlighet inte har blivit uppfyllt. Detta på grund av att
elektroniken inte anlänt i tid för att installeras och redovisas i rapporten, då anser vi att det kriteriet inte är uppfyllt. Å andra sidan har vi i ett tidigt skede beskrivit att det kriteriet eller önskemålet endast kommer att installeras i mån av tid och pengar. Detta innebär inte att vi helt uteslutit kriteriet då vi inför UTEXPO fortfarande kan installera elektroniken och LED-belysningen.
Komponenterna har utvärderats enligt bl.a. pris vilket innebar att hitta de billigaste delarna för konstruktionen. Priset för den totala kostnaden för konstruktionen blir enligt nedan:
Armar 3 m. ca 191 kr Ben 4 st, ca 223 kr Centerplatta 2 st, ca 70 kr Kåpa 1 st, ca 20 kr M5x8 skruvar 6 stycken, ca 59 kr för 100 st. M5x10 skruvar 8 stycken, ca 39 kr för 100 st. Fyrkantsmutter M5 14 stycken, ca 65 kr Vinkelfästen 4 stycken, ca 91 kr
Ändlock (ej i bild) 4 stycken, ca 19 kr
Täcklist (ej i bild) Lägges efter kabelfästning, ca 50 kr
Maskinkostnad + arbete 400 kr/h, ca 1 timme, ca 400 kr
Totalt pris Ca 1227 kr
Budgeten företaget lagt ut var max 10 000 kr. Med dessa siffror vi fått fram kan vi dra slutsatsen att vi uppnått en billig, robust och enkel konstruktion byggd utifrån standard komponenter. Till detta har vi även företaget godkännande.
23
För fortsatt arbete inom detta projekt finns det möjligheter för ytterligare
modifieringar. Dessa kan tillämpas av företaget, Drones Networking, vid liknande projekt för bättre anpassning. Efter att vi byggt upp modellen ser vi de
möjligheterna till förändringar som finns. Ett exempel är att kroppens storlek eller diameter kan minskas, allt beror på propellerns vidd. När detta sker så sjunker också ramens vikt ytterligare. Ifall det kommer på tal att integrera fler
elektroniska komponenter så finns det möjliget att byta ut kåpan till något större, t.ex. de förslag vi utvärderat i bilaga 3.
6 Sammanfattning
Enligt presentationen av de resultat som uppkommit under projektets gång så känner vi oss väldigt nöjda och kan dra slutsatsen att vi har lyckats med vår rapport. Genom grundläggande uppbyggnad av rapporten på ett lämpligt sätt för projektet har vi uppnått de resultat som förväntades. Alla de krav som ställts har uppnåtts och bidragit till en hållbar lösning och ett svar till problemställningen.
Problemetformuleringen lyder; ”hur kan man på bästa sätt skapa en konstruktion som både är enkel, gjord på standardkomponenter och är lätt att konstruera?”
Som svar till frågan finns denna rapport. Alla de val som gjorts under projektets gång har med goda underlag utsetts som vinnare. För att ha goda underlag har, anser vi, lämpliga komponenter valts ut och beställts in. Till detta moment har vi använt oss av kriterieviktningar och utvärderingsmetoder för att sålla bort sådana delar som inte passar in. Slutsatsen vi kan dra utifrån komponentvalet är att om vi inte gjort noggranna utvärderingar skulle vi få problem längre fram, t.ex. vid montering av hela quadcoptern.
Detsamma gäller även brainstorming av idéer som bygger på valet av
komponenter. Där sållades förslagen bort i omgångar för att inte missa någon viktig del att gå igenom. Även med det sista förslaget gjordes det test för att bekräfta att vi valt rätt. De analyser som står till grund för valet är också lämpliga utifrån projektets karaktär. Alla dessa resultat finns att titta närmare på i de bilagor som bifogats rapporten.
Denna rapport står endast för konstruktionen av en kropp eller ram till en sök-och räddningsrobot. De kriterier som ställs finns bifogade och kan användas i
omgångar vid uppbyggnad av fler quadcoptrar. Om önskemål finns kan även en tricopter byggas som endast har tre armar, med samma tillvägagångssätt.
24
av elektronikdelar och dess prestanda är viktig för att orka lyfta konstruktionen. Mer vill vi inte tillägga angående elektroniken då vi inte anser oss kompetenta inom det området. Huvudsaken är att vi lämnat utrymme för elektroniken för att installeras vid senare tillfälle.
7 Kritisk granskning
Vi angrep problemet lite naivt i början och startade med en djup brainstorming för att tömma huvudet på idéer. Vi insåg senare att vi inte kunde arbeta på det sättet med tanke på att vi inte kan designa mikrokoptern hursomhelst på grund av standardkomponenterna. Detta ledde sen till att vi fick börja om och först titta efter befintliga delar för att sedan bygga fram koncept. Detta var ett litet felsteg som borde ha tänkts igenom innan. Trots det låg vi bra till enligt tidsplanen och ett bra urval gjordes.
Tidsplanen som sattes upp redan innan projektstart fick revideras under projektets gång då datum gällande projektet och andra kurser ändrades. Vissa delar tog mer tid än beräknat med trots det jämnades det ut i slutfasen.
Redan i början av projektet är det viktigt med förståelse, då detta kan leda till missförstånd i uppbyggnaden av kroppen för mikrokoptern. För att motverka detta krävdes en diskussion med vår handledare från Drones Networking och på så sätt löstes detta utan vidare problem. Även kontakten med handledare, Håkan
Petersson från Högskolan, var bra vilket gjorde att projektet fortsatte på god väg och med lyckade resultat.
25
8 Referenser
Böcker:
Berggren, K. (1997) RC-helikoptern, Allt om Hobby AB, Stockholm. Kapitel 9.5, s. 95.
Sapa, Handbok för konstruktörer
David G. Ullman (2001) The Mechanical Design Process McGraw Hill
F. Ohlsson (1995), Principkonstruktion
F. Ohlsson (1995), Primärkonstruktion
Artiklar:
W. Z. Zhang, G. X. Wang, B. T. Cheok, A. Y.C. Nee (2003) International
Journal of Advanced Manufacturing Technologies, 22, s. 141-149.
R. Bogue (2010) Industrial Robot: An International Journal 37/1, s. 17-22.
K. Berns, W. Ilg, M. Deck, J. Albiez, and R. Dillmann (1999)IEE/ASME
Transcations on Mechatronics, vol.4, nr.1, s.32 .
Internetsidor: (1) Wikipedia. (2012-02-03) http://sv.wikipedia.org/wiki/Robot (2) Mobil. (2012-02-03) http://www.mobil.se/tester/mobil-helikoptern-ar-drone-i-test-1.398047.html (3) Microdrones GmbH. (2012-02-03) http://www.microdrones.com/products/md4-1000/md4-1000-key-information.php
(4) Mikrokopter Forum och Shop. (2012-02-04)
http://www.mikrokopter.us/index.php?action=media;sa=item;in=420
(5) Diy Drones Forum. (2012-09-02)
http://diydrones.ning.com/forum/topics/quadcopter-vs-tricopter
(6) Alucon. (2012-03-02)
26
(7) Kjell & Company. (2012-03-02)
http://www.kjell.com/sortiment/el/elektronik/elektromekanik/flaktar/flaktgaller/fla ktgaller-120x120-mm-p36216 (8) Internet butik. (2012-03-02) http://www.prisvis.se/a/produkt_lista/idx/2080600/mot/Cd_spindel/produkt_lista. htm (9) Internet butik. (2012-03-12) http://www.rcflight.se/visaprodukt.aspx?id=1713 (10) Internet butik. (2012-03-12) http://www.multirotor.co/product_info.php?products_id=62&language=en (11) Byggvaruhus. (2012-03-12) http://www.byggmax.com/se-sv/byggvaror/spik-skruv-beslag/halplattor-vinklar/halplatta/230932/halplatta (12) Internet butik. (2012-03-13) http://www.pitchup.se/index.php (13) Internet butik. (2012-03-13) http://www.conrad.se/QUADROCOPTER_LANDNINGSSTLL.htm?websale7=c onrad-swe&pi=208945&ref=pricerun&subref=208945
(14) Ica Maxi Stormarknad. (2012-03-14)
http://www.icamaxihemochfritid.se/burk-rund--p-11848.aspx
(15) Google sökning på Aerodynamics. (2012- 03-13)
http://www.google.se/imgres?q=aerodynamics&um=1&hl=sv&sa=N&biw=1920 &bih=1105&tbm=isch&tbnid=Kk_IhCUPHuDYJM:&imgrefurl=http://images.yo urdictionary.com/aerodynamics&docid=L9RDdMNFdLraXM&imgurl=http://ima ges.yourdictionary.com/images/main/A4aerody.jpg&w=456&h=640&ei=ouTT_v rKuTR4QTz7ezQDw&zoom=1&iact=rc&dur=260&sig=10216666352201092288 3&page=1&tbnh=112&tbnw=80&start=0&ndsp=59&ved=1t:429,r:23,s:0,i:112&t x=47&ty=72
Nationalencyklopedin sökning på aerodynamik. (2012-04-12) http://www.ne.se/lang/aerodynamik
27 Bilaga 1 Produktundersökning PRODUKT 1 FAKTA Typ: Microdrones md4-1000 Storlek: -
Vikt: 2,650 g, kan lastas med 800-1200gram.
Batteri: -
Batteritid: flygtid på upp till 70 min.
Pris: ungefär 182 000 kr
Bild 2. Internet 3
Företaget Microdrones har utvecklat quadrotorn md4-1000.
Den kan flyga med en maxhastighet av 15 meter/sekund och stiga 7,5 meter/sekund beroende på last, vind med mera.
Nackdelar: Specialgjorda delar, dyr konstruktion, avancerad användarmiljö Fördelar: se ovan.
PRODUKT 2 FAKTA
Storlek: 52,5x51,5 cm med skal
Vikt: 380 gram med utomhusskalet, 420 gram med inomhusskalet.
Batteri: 1000 mAh litium-batteri, Batteritid: 12 minuters flygtid. Processor: ARM9 468 MHz Minne: 128 MB DDR
Pris: 3995 kronor på Roligaprylar.se
28
Nackdelar: För lätt/dålig konstruktion, låg användartid (batteritid), kort räckvidd för kontroll, kräver tillgång till Iphone, skalet ömtåligt (frigolit), dyr vid köp samt kostnad för extra funktioner, låg upplösning på kameran.
Fördelar: väldigt låg vikt, hög mobilitet, lätt att styra och manövrera.
PRODUKT 3 FAKTA
Regulators: Holger V1.0 med standard-Fets
Motor distans: 60cm
Vikt: 750g flygredo
Batteri: Wanma 2300mAh 10C 3s
Eller 2x 1200mAh 10C 3s parallell
Batteritid: ca 19min
Ram: BOGOFRAME 6007 Prototyp
Motor: E-Sky EK5-0003
Props: EPP1045 Bild 4. Internet 4
Denna konstruktion heter ”Bogoframe” och är en högteknologisk ramkonstruktion gjord av kolfiber och anodiserade aluminiumdelar. Pris 267 euro exkl.
fraktkostnad.
Nackdelar: Kort batteritid, för stor i jämförelse med vårt krav, för många lösa delar vid konstruktion.
29 A = F ly gn in g 1. Om A ä r v ik tig ar e ä n