Come costruire un drone

Il mondo dei droni radiocomandati è in costante e continua espansione: numerosi store online hanno dedicato a questo dispositivo grande spazio per la vendita, permettendo di scegliere tra una vasta gamma di droni, divisi per utilizzo e tipologie, dai modelli più piccoli e semplici fino a quelli più elaborati. Massima diffusione è legata ai cosiddetti “micro-droni” che hanno un prezzo massimo di 200 euro e sono caratterizzati da piccole dimensioni. Ma avete mai pensato di costruire da soli i vostri droni, sfruttando la vostra abilità di “fai da te”? E’ vero che costruire un drone radiocomandato non è un’impresa estremamente semplice, poiché occorrono conoscenze specifiche in termini di programmazione e componentistica, ma seguendo una guida specifica come questa potremo scoprire insieme come fare per riuscire a realizzare un dispositivo personalizzato. In questo articolo spiegheremo i concetti basi che sono utili per capire il funzionamento di un quadricottero per riprese disponendo di un budget ridotto, andando a pensare poi ai materiali necessari per costruirne uno.

Prima di imparare come fare per realizzare un drone, è bene spiegare cos’è e come funzioni: un drone, è un velivolo telecomandato a distanza in grado di sorvolare una superficie. Ha impiego militare, ma negli ultimi anni è stato utilizzato per effettuare riprese aeree e per effettuare ricerche e ispezioni. Possiamo farli volare solo con l’idoneo brevetto che viene rilasciato dall’ENAC.

Materiali utili per la creazione:

– Eliche da 8 a 12 pollici: ricordate che la dimensione delle eliche va a influenzare in modo diretto la stabilità stessa del dispositivo e quindi in base alle vostre esigenze potete valutare al meglio il range;
– Motori: è preferibile optare per quelli da 900 a 1000 KW se il vostro interesse primario è quello di realizzare riprese aeree, altrimenti per ogni altro uso dovrete puntare su qualcosa di molto più potente;
– ESC: vi serviranno 4 Electronic Speed Controller, ossia quei componenti che gestiscono la velocità dei nostri motori elettrici;
– Ricevitore + Radiocomando: ricordate che il ricevitore dovrà essere dotato di almeno 4 canali;
– Scheda Arduino da programmare in base a determinate specifiche;
– Scheda IMU
– Batteria: che sia almeno da 4000/5000 mAh, valutando il peso che varia in base ai diversi modelli;
– Caricabatterie Lipo: quando si parla di batterie per droni sappiamo che sono realizzate con tale tecnologia ed il caricabatterie deve essere compatibile Lipo;
– Scheda di distribuzione dell’alimentazione;
– Programma Arduino: servirà per programmare il vostro drone.

Come costruire un drone con Arduino?

Come detto in precedenza, questo tipo di costruzione può essere portata a termine solo da persone che non siano principianti: se avete quindi già usato altri dispositivi, se avete esperienze di volo riuscirete a comprendere le fasi di progettazione in modo molto più immediato. Costruire e capire il funzionamento è di certo molto più emozionante, ma va detto che anche in questo caso, visti i materiali utili per assemblarlo, la spesa non sarà particolarmente contenuta.

costruire un drone con arduino

Per realizzare un quadricottero servono quindi quattro motori con relative eliche che permettano di eseguire manovre tipiche di un elicottero ma che assicurino anche un’andatura in volo che riprende le manovre degli aerei. E’ fondamentale che due motori ruotino in senso orario e gli altri in senso antiorario. A dare stabilità a un elicottero è il rotore di coda che va a contrastare il movimento rotatorio del rotore principale. La contrapposizione dei motori permette quindi di annullare l’energia rotatoria creata. Discorso analogo per le eliche: dove abbiamo i due motori che girano in senso orario andranno montate le eliche CW, mentre per i motori che girano in senso antiorario dobbiamo montare le eliche CCW.

Configurare un quadricottero

Sono principalmente due le configurazioni per un quadricottero e vengono definite in base alla direzione di volo rispetto alla posizione dei motori. I motori, dotati di eliche vengono montati solitamente alle estremità degli assi del telaio o frame), mentre l’elettronica di controllo e la batteria sono posizionati al centro del drone, dove si incrociano gli assi. Per capire bene come montare i vari componenti è necessario conoscere come vola il nostro drone: supponiamo di averne uno finito tra le mani, quando si avviano i suoi motori si muoveranno alla stessa velocità di rotazione e tramite l’acceleratore del radiocomando potremo variare il valore diminuendolo oppure aumentandolo. Quando la velocità delle eliche riesce a contrastare il peso del quadricottero, questo potrà sollevarsi da terra e prendere quota. Se i pesi del quadricottero sono identici in ogni asse la velocità di rotazione dei quattro motori sarà uguale.

Quando il quadricottero arriva a una quota di 1 metro dal suolo, per poterlo far muovere in avanti dovremmo agire sul beccheggio, aumentando la velocità di rotazione dei motori posteriori e calando la velocità di rotazione dei motori anteriori. Qualora si voglia muovere il dispositivo indietro, il discorso sarà opposto. Per effettuare un movimento laterale invece dovrete affidarvi al rollio, agendo sempre sulla velocità dei motori che permetteranno così di inclinare il nostro quadricottero per farlo poi muovere a sinistra o destra. Infine, l’altro movimento permesso è la rotazione del dispositivo su se stesso, variando la velocità di rotazione dei due motori che sono stati posizionati nello stesso asse.

Consigli utili

Nella fase di assemblaggio dovrete quindi tenere conto di ogni aspetto di volo per poter stabilire dove e come sistemare i pezzi, pur affidandovi alle istruzioni che trovate in scatola di montaggio e che fanno riferimento a ogni diverso prodotto da voi acquistato.

Controllate sempre di aver assemblato tutto correttamente e verificate l’effettiva funzionalità della placca per il supporto della batteria; potrete anche saldare i connettori ESC-Motori, ma fatelo prima di montare tutto sul telaio. Montate i motori negli appoggi, fissate le ESC ai braccini e bilanciate le eliche che poi andranno applicate sui motori. E’ consigliabile creare uno strato per il vibration damping, legati ai sistemi vibranti e installate l’autopilota e il GPS. L’autopilota dovrà essere collegato agli ESC, valutando anche l’inserimento di un sistema radio; infine ricordate di configurare il software dell’APM e la camera prima di procedere con i test di volo. Tali nozioni base vi permetteranno di conoscere tutti gli elementi che compongono il quadricottero.