Comment construire son drone de zéro

Mike Fahrasmane

Description

Ce livre est destiné a tous ceux souhaitant connaître plus sur les drones et se lancer dans la construction d’une de ces machines pour le loisir. Vous découvrirez les differents types de drones sur le marché ainsi que leur utilité, les différentes parties nécéssaires au drone et comment les choisir. Et pour finir comment programmer la carte électronique gérant toutes les parties du drone en recevant les ordres de la radiocommande grâce au récepteur.

Informations

• Publié par: Les Éditions du Net
• Date de parution: 24 octobre 2017
• Nombre de lectures: 26
• EAN13: 9782312057323
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 1 Mo

Extrait

Comment construire son drone de zéro
Mike Fahrasmane
Comment construire son drone de zéro
Comment construire son drone et dimensionner les différentes parties
LES ÉDITIONS DU NET
126, rue du Landy 93400 St Ouen
© Les Éditions du Net, 2017
ISBN : 978-2-312-05732-3
Remerciements
Je pense en écrivant ce livre à mes parents (Mère, Grand-mère) qui m’ont toujours soutenu et à mes oncles qui ont été une grande inspiration dans mon enfance ce qui m’a aidé à me diriger vers une carièrre technique et à continuer à m’améliorer.
Ma compagne Patrice pour son éternel soutien. Mes amis et mentors Patrick Guillaud ainsi que Stéphane Ribas pour leur conseils, heures passées au téléphone, encouragements, invitations, aide et la liste est longue. Le fablab de la Vilette à Paris ainsi que tout les membres et personnels actifs et toute les personnes rencontrées sur le chemin.
Introduction
Ce livre a été ecrit pour toutes les personnes (hackers, makers, artistes, hobbyistes et plus) souhaitant se lancer dans l’aventure de la construction pas à pas d’un drone en partant de zéro.
Il n’est pas obligé d’avoir de connaissances techniques pour lire le livre ou se lancer dans la construction et le dimensionnement des différentes parties. Le deroulement se fera étape par étape du dimensionnement pour une presentation des différentes parties du drone à acheter à la programmation du drone en passant par le dimensionnement des différentes parties et pièces de notre machine.
1. Les drones
Il est temps de commencer. Bienvenue dans le monde des drones. Ils existent différents types de machines dependant du type de travail ou activité que vous voulez effectuez. Voyons ici une définition du mot drone.

Illustration 1.1 : Drone militaire
Définition
Toutes les définitions sont valables pour un drone et restent des machines volantes sans pilote. Voyons un peu plus en details les definitions qu’on leur donne sur internet (wikipédia).
Drone : « Drone ou sans-pilote désigne un aéronef sans humain à bord (le plus souvent télécommandé). Le drone peut avoir un usage civil ou militaire. Sa taille et masse (de quelques grammes à plusieurs tonnes) dépendent des capacités recherchées. Le pilotage automatique ou à partir du sol permet des vols longs de plusieurs dizaines d’heures. »
Ils peuvent aussi être appelés, UAV ou Unmanned Aircraft Vehicle ou UAS ou Unmanned Aircraft System. UAV et UAS qui ont plus ou moins la même definition pour ainsi dire aircraft ou aeronef sans humain à bord.

Illustration 1.2 : Drone avec une caméra embarquée

Illustration 1.3 : Avion radiocommandé
Comment fonctionne un drone
Les drones comme nous avons pu le voir un peu plus en avant sont des machines volantes permettant d’aller d’un point A à un point B, de s’amuser, au transport, de prendre des photos, etc. Les drones que nous étudierons dans ce livre sont essentiellement des drones à hélices multirotors permettant de voler avec des configurations différentes.
Les moteurs des drones sont numerotés avec des numéros bien précis aidant à la configuration et la programmation de ceux-ci en fonction de l’avant et l’arrière de notre aéroplane.
Les hélices tournent par paire et non tous dans le même sens. Une paire dans le sens horaire et une paire dans le sens anti-horaire. Ce qui permet à notre drone d’éviter de tourner sur lui même de manière incrotrolée.

Illustration 1.4 : Numéros des moteurs
Avec ces drones, on peut :
• Faire du vol stationnaire : Prenons l’exemple d’un quadcoptère (drone équipé de 4 hélices). Si nous voulons faire du sur place, les 4 moteurs devrons fournir la même puissance afin que notre machine reste plus ou moins à la même altitude dans les airs.

Illustration 1.5 : Vol stationnaire
• Roulis « Se déplacer vers la droite » : Si on souhaite se déplacer vers la droite avec nos 4 hélices, il faudra pour cela incliner légèrement notre drone vers le bas sur le côté droit en augmentant la puissance des 2 moteurs sur le côté gauche et en le diminuant sur le côté droit. Mais ne vous inquiéter pas. Tout cela est gérer automatiquement. Nous le verrons par la suite.

Illustration 1.6 : Roulis vers la droite
• Roulis « déplacement vers la gauche » : Se déplacer vers la gauche est quasiment similaire que de se déplacer vers la
droite à une difference près est que l’on change les moteurs qui fournissent la puissance ou qui la réduisent.

Illustration 1.7 : Roulis vers la gauche
• Se déplacer vers le haut : On augmente la puissance des 4 moteurs afin d’augmenter la portance des hélices et qu’ils propulsent le drone en altitude.

Illustration 1.8 : Monter
• Se déplacer vers le bas : On dimininue la puissance des 4 moteurs afin de réduire la portance des hélices et ainsi réduire l’altitude.

Illustration 1.9 : Descendre
• Lacet « Rotation droite ou gauche autour de l’axe Z » : La rotation autour de l’axe Z signifie l’on va choisir une paire de moteur (sens horaire ou anti-horaire pour respectivement la droite et la gauche) et accélerer la vitesse de rotation de ceux-ci tout en gardant la vitesse de rotation de l’autre paire à une vitesse stable et inférieure.
Différents types de drone
Selon les activités que vous voulez effectuer, vous aurez surement à choisir un type de drone particulier.
• Racer : Ce sont des petits drones (environ 20cm) designés pour la course avec des moteurs surgonflés (Tournant à plus de 15000 tr/min). Ils sont le plus souvent utilisés avec une caméra embarquée et côté pilote une paire de lunette un peu comme des lunettes de réalité virtuelle.

Illustration 1.10 : Racer
• Militaire ou civil : Ces machines de plusieurs mètres de long ressemblent à des petits avions. Il disposent de moteurs d’avion (moteurs à hélices ou à réactions) pour la poussée et sont pilotés à distance par du personnels ayant suivi une formation de controle d’aéronef à distance. Ils disposent de caméras embarquées très perfectionnées.

Illustration 1.11 : Drone militaire
• Prise de photo : Ces drones multicoptères où comme les drones civils vu juste avant sont pour les professionnels de la photo et video aériennes ou les drones civils énoncés plus haut. Il permettent de prendre des photos ou vidéos très stables. Les professionnels de la photo utilisent des drones disposant d’une nacelle placeé sous le drone ou intégrée au fuselage de l’appareil, pilotable à distance pour leur prise de vue.

Illustration 1.12 : Drone avec nacelle pour appareil photo
• Avion radiocommandé : Utilisé par les hobbyistes depuis quelques décennies. Ces petits avions de plusieurs dizaines de centimètres etaient présent avant les drones que nous voyons partout aujourd’hui. Mais on garde toujours la même agréable sensation mais avec des ailes fixes.

Illustration 1.13 : Avion radiocommandé
• Hélicoptère : Comme les avions radiocommandés, ils etaient présent avant les drones de loisir. Large de quelques dizaines de centimètres, ils nous permettent de faire sur vol stationnaire et de bouger comme le ferait un drone.

Illustration 1.14 : Hélicoptère radiocommandé
• Micro et Mini-drone : Ce sont des petits drones vendus dans le commerces qui sont utilisés généralement en intérieur ou en extérieur par temps calme. Bon moyen à moindre coût de se lancer sans se ruiner.

Illustration 1.15 : Micro drone
2. Différentes parties du drone
Maintenant que vous en savez un peu plus sur les différents drones existant sur le marché et les choses que l’on peut en faire.
Nous allons découvrir les différentes parties nécessaires au montage d’un drone. Et par la suite comment les choisir et les dimensionner.
Châssis
Le châssis est le squelette de notre machine. Il viendra abriter tout les composants et parties nécessaires (moteurs brushless, ESCs, hélices…) au montage et à l’utilisation du drone.
Il existe tout un tas de châssis que je vais vous énumérer les uns après les autres et vous expliquer succinctement leur utilité et leur faiblesses.
• Tricoptère : Comme son nom peut laisser à l’imaginer, il utilise 3 moteurs pour sa propulsion. Ce qui en fait un bon candidat si vous souhaitez construire une machine avec une basse consommation d’energie et que vous chercher une autonomie conséquente. Il permet d’effectuer des virages plus sérrer que la plupar