Konstruktion und Bau eines Quadrocopters

 

Autor: Jens Köster

Betreuer: Prof. Dr. Matthias Gerdts, Universität der Bundeswehr München, Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik, Institut für Mathematik und Rechneranwendung

Abgabe: November 2011

Kurzfassung

In dieser Projektarbeit geht es um die Konstruktion und den Bau eines Quadrocopters. Dieser soll später noch mit einer Fluglageregelung versehen werden und als Grundlage für weitere Projekte und Arbeiten dienen, wie z.B. das Tracking einer vorab berechneten Sollbahn. Diese Arbeit beinhaltet noch keine Ausführung zur Fluglageregelung und -steuerung, zeigt aber abschließend einige Grundlagen zur Programmierung und Ansteuerung der Elektronik.

Da zu Beginn der Projektarbeit die Motoren und die gesamte Elektronik bereits vorhanden waren, orientiert sich die Konstruktion hauptsächlich an deren Maßen und Leistungen. Als Inspirationsquellen für den Aufbau dienten dabei im Wesentlichen http://www.robobuam.de und http://www.mikrokopter.de.
Nach diesem Vorwort folgt in Kapitel 2 zunächst eine Auflistung der benötigten Materialien und deren Bezugsquellen. Der finanzielle Gesamtaufwand für das Material zum Bau dieses Quadrocopters betrug in etwa 1.000 €, wobei jedoch auf eine detaillierte Auflistung der Kosten verzichtet wird, da die Preise für einzelne Artikel starken Schwankungen unterliegen.

Das 3. Kapitel enthält die technischen Zeichnungen für die selbst gefertigten bzw. selbst bearbeiteten Bauteile, sodass bei Bedarf auch ein Nachbau der Teile möglich ist.
In Kapitel 4 wird die Montage des Quadrocopters vorgestellt, welche im Stil einer Bauanleitung gehalten ist. Dabei wird nicht nur erklärt, welche Schraube an welche Stelle gehört, sondern auch detailliert auf den Anschluss der Elektronik eingegangen.

Kapitel 5 reißt ein wenig die Programmierung des Quadrocopters sowie die Ansteuerung der Motoren an, um ein Verständnis der grundlegenden Bedienung zu vermitteln.

In Kapitel 6 folgt ein kurzes Nachwort zu dieser Arbeit und in Kapitel 7 finden sich abschließend ein paar wichtige Hinweise sowie der verwendete Programmcode.

Als interessantes Ergebnis ist noch zu erwähnen, dass der hier gebaute Quadrocopter ein Gesamtgewicht von 2,34 kg bzw. eine Gewichtskraft von etwa 23 N besitzt. Der Maximalschub beträgt ca. 30,4 N, wenn alle 4 Propeller auf 100 % laufen. Dies ergibt nach Abzug der Gewichtskraft einen effektiven vertikalen Schub von ca. 7,5 N, was etwa 0,76 kg entspricht. Nach derzeitigen Berechnungen sollte der Quadrocopter mit zwei Motoren pro Akku in der Lage sein, etwa 10 Minuten in der Luft zu bleiben.

Gesamte Arbeit

Die gesamte Arbeit steht hier zum Download bereit:

pdf, 1779 kb