Multi Rotor Flying Object COE2011-06 Multi Rotor Flying Object โดย นายจักรกริช หล่อประโคน รหัส 513040478-0 นายจักรพรรณ ดีสุด รหัส 513040480-3 ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น

หัวข้อที่นำเสนอ ความสําคัญและที่มาของโครงการ วัตถุประสงค์ของโครงการ ขอบเขตของโครงการ แผนการดําเนินงาน ผลที่คาดว่าจะได้รับ การศึกษาข้อมูลเพิ่มเติม การออกแบบและสร้างต้นแบบ ปัญหาและข้อเสนอแนะ

ความสําคัญและที่มาของโครงการ ปัจจุบันการพัฒนาเครื่องบินที่สามารถบินนิ่งในอากาศถูกพัฒนาขึ้นอย่างแพร่หลาย ซึ่งมีรูปแบบในการพัฒนาที่แตกต่างกัน ตามวัตถุประสงค์ของการใช้งาน เช่น เครื่องบิน UAV (Unmanned Aerial Vehicle)  ทำหน้าที่เป็นเครื่องบินสำรวจ เป็นต้น

วัตถุประสงค์ของโครงการ 1. เพื่อออกแบบและสร้าง Multi Rotor Flying Object ที่มีความสมดุล โดยควบคุมผ่านระบบไมโครคอนโทรลเลอร์ 2. เพื่อประยุกต์ใช้งานเซนเซอร์ ได้แก่ ไจโรสโคป (Gyroscope) และ ตัววัดความเร่ง(Accelerometer) 3. เพื่อออกแบบและสร้างระบบควบคุมการบินของ Multi Rotor Flying Object 4. เพื่อศึกษาปัญหาและปัจจัยต่าง ๆ ที่มีผลต่อการบินในอากาศ

ขอบเขตของโครงการ เพื่อพัฒนาเครื่องบินที่สามารถบินลอยนิ่งในอากาศหรือสามารถควบคุมผ่าน รีโหมดบังคับได้ และศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อการบิน

แผนการดําเนินงาน การดำเนินงาน มิ.ย. ก.ค. ส.ค. ก.ย. ต.ค. พ.ย. ธ.ค. ม.ค. ก.พ. 1. ศึกษาข้อมูลเพิ่มเติม 2. ออกแบบโครงสร้างและ ระบบไฟฟ้า 3. ศึกษาทฤษฏีที่เกี่ยวข้อง 4. การสร้างและประกอบ ชิ้นส่วน 5. เขียนโปรแกรมลง ไมโครคอนโทรลเลอร์ 6. ติดตั้งระบบควบคุมไร้ สาย (Remote Control) 7. ทดสอบ หาข้อบกพร่อง และ ปรับปรุงแก้ไข 8. จัดทำรายงาน และ สรุปผลโครงการ

ผลที่คาดว่าจะได้รับ 1.ได้เรียนรู้การทำงานและการประยุกต์ใช้งานไจโรสโคป และ ตัววัดความเร่ง 2.ได้เรียนรู้การออกแบบระบบควบคุมโดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ 3.ได้ฝึกทักษะการแก้ปัญหา การทำงานเป็นกลุ่ม และการบริหารเวลา 4.ได้ฝึกการค้นคว้าและหาความรู้ด้วยตนเอง 5.เพื่อเป็นต้นแบบในการพัฒนาต่อยอดต่อไป

ศึกษาข้อมูลเพิ่มเติม ข้อมูลเกี่ยวกับการสร้างเครื่องบินและเฮลิคอปเตอร์ ภาพ เครื่องบินในรูปแบบต่าง ๆ

หลักการควบคุมเครื่องบิน 1. การลอยตัวนิ่ง (Hovering)

2. การเร่ง-ลดความเร็วในแนวดิ่ง(Throttle) 

3. การเอียงตัวซ้าย-ขวา (Roll)

4. การเอียงตัวหน้า-หลัง (pitch)

5. การหมุนตัวทวน-ตามเข็มนาฬิกา (yaw)

หลักการออกแบบโครงสร้าง การออกแบบและสร้างต้นแบบ หลักการออกแบบโครงสร้าง โครงสร้าง แข็งแรง น้ำหนักเบา สมดุล ราคาถูก

โครงสร้างทางกล (Mechanical)

วัสดุ-อุปกรณ์ Brushless DC Motor ATMEGA 128 Board Gyroscope Electronic Speed Controller : ESC Brushless DC Motor ใบพัด ATMEGA 128 Board Gyroscope & Accelerometer Li-Po Battery วิทยุบังคับ 4 Channel

น้ำหนัก มอเตอร์ 1400 KV จำนวน 4 ตัว ความเร็ว = = 16800 รอบ/วินาที (มอเตอร์ 1400 KV ) x (แบตเตอรี่ 12 โวลต์) น้ำหนักเครื่องบินพร้อมบิน (Total play load) จากการคำนวณทางทฤษฎี รวมเท่ากับ 1350 กรัม แรงยกของมอเตอร์ 1 ตัว สามารถยกวัตถุที่มีน้ำหนักได้ในช่วง 500-700 กรัมโดยประมาณ ดังนั้น เครื่องบิน 4 ใบพัด สามารถยกน้ำหนักได้ทั้งหมด ประมาณ 2500 กรัม (2000-2800 กรัมโดยขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า) ซึ่งเพียงพอต่อน้ำหนักเครื่องบินพร้อมบิน

แผนภาพระบบการทำงาน ESC ESC ESC ESC Microcontroller Accelerometer Motor Motor Motor Motor ESC ESC ESC ESC Microcontroller Accelerometer Communication Unit Gyroscope Power

พอร์ตเครื่องรับวิทยุ วงจรหลัก 11.1V Li-Po Vin GND แบตเตอรี่ Digital 3 Digital 9 Digital 10 Digital 11 Digital 6 Digital 5 Digital 4 Digital 2 AREF ESC 11.1V + A B PWM Out C NC มอเตอร์หน้า หมุนตามเข็มนาฬิกา ESC 11.1V + A B PWM Out C ROLL PITCH YAW THRO 5V GND NC พอร์ตเครื่องรับวิทยุ Atmega 128 I/O ESC 11.1V + A B PWM Out C NC 5V 3.3V GND มอเตอร์ซ้าย หมุนทวนเข็มนาฬิกา มอเตอร์ขวา หมุนทวนเข็มนาฬิกา 3.3V GND X-Accel Y-Accel Z-Accel X-Rate Y-Rate Z-Rate ESC 11.1V + A B PWM Out C Analog In 0 Analog In 1 Analog In 2 Analog In 3 Analog In 4 Analog In 5 NC พอร์ต ไจโรสโคปและ ตัววัดความเร่ง มอเตอร์หลัง หมุนตามเข็มนาฬิกา

ปัญหาและข้อเสนอแนะ อุปกรณ์ ขั้นตอน การออกแบบ

สรุป Multi Rotor Flying Object เป็นเครื่องบินสี่ใบพัด ที่ถูกพัฒนาขึ้นโดยการประยุกต์ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อควบคุมการทำงานของเครื่องบิน ให้สามารถลอยนิ่งในอากาศ หรือ บังคับทิศทาง ได้ ทำให้ได้เรียนรู้หลักการของเครื่องบิน เพื่อออกแบบและสร้างเครื่องบิน ที่สามารถนำไปต่อยอดต่อไปได้

เอกสารอ้างอิง “Quadcoptor” , International Conference on Smart Manufacturing Application April. 9-11, 2008 in KINTEX, Gyeonggi-do, Korea สืบค้นเมื่อ วันที่ 2 กรกฎาคม 2554 ภาพ ลักษณะการบินของ Quadcoptor , http://diydrones.com สืบค้นเมื่อ วันที่ 2 กรกฎาคม 2554 ภาพ มอเตอร์กระแสตรงแบบไร้แปรงถ่าน (Brushless DC motor) , http://www.bphobbies.com สืบค้นเมื่อ วันที่18 กรกฎาคม 2554 ภาพ Electronic Speed Controller: ESC , http://www.silashop.net สืบค้นเมื่อ วันที่18 กรกฎาคม 2554 ภาพ ใบพัด GAUI ขนาด 8 นิ้ว http://www.heli-shop.com สืบค้นเมื่อ วันที่18 กรกฎาคม 2554 ภาพ แบตเตอรี่ Lithium-Polymer 11.1 โวลต์ 2200mAh , http://www.minircflying.com สืบค้นเมื่อ วันที่18 กรกฎาคม 2554 ภาพ ไมโครคอนโทรลเลอร์ AVR เบอร์ ATMEGA128 ,http://micro- research.co.th สืบค้นเมื่อ วันที่18 กรกฎาคม 2554 ภาพ 6DOF Razor ไจโคสโคป (Gyroscope) และ ตัววัดความเร่ง (Accelerometer) , http://www.thaieasyelec.com/ สืบค้นเมื่อ วันที่18 กรกฎาคม 2554 ภาพ วิทยุควบคุมและเครื่องรับสัญญาณ http://www.chartbin.com/ สืบค้นเมื่อ วันที่18 กรกฎาคม 2554

คำถาม ? ข้อเสนอแนะ