Leopard FPV Drone – Drone FPV in 3D modular, tối ưu chống va đập

Để mình nói rõ một chuyện. Mình thích drone. Và mình cũng thích in drone. Nó giúp giảm chi phí, làm cho linh kiện dễ thay thế hơn, và mở ra hẳn một kiểu triết lý thiết kế mới. Nên mình cũng tự làm kha khá con rồi. Nhưng con này á? Tới giờ là bản ngon nhất của mình.

Điều đầu tiên bạn sẽ để ý là không hề có góc nhọn trên bất kỳ phần nào chịu lực. Không có chỗ để ứng suất dồn lại. Ngay cả các lỗ thoát gió trên plate cũng là hình tròn — dạng lỗ khoét bền nhất. Arm được tạo hình như elip, canh theo hướng va chạm thường gặp. Nếu bạn tưởng tượng lực tác động của một cú đập vào frame, thiết kế này gần như không cho vết nứt hình thành dễ dàng. Nói cách khác là tận dụng nhựa tối đa, không có “gót chân Achilles”.

Những nâng cấp còn lại thiên về trải nghiệm sử dụng. Bumper TPU cho arm tăng độ bền, còn cụm housing motor kiểu semi-open giúp bạn có chỗ bám khi lắp props. Khoang trong rộng rãi hơn (cuối cùng cũng vậy) vừa cả stack 30x30 bản to, và bạn có thể chọn nhiều loại part khác nhau để khớp với phần cứng bạn đang có. Phía sau, một khối duy nhất gọn gàng giữ antenna receiver, GPS, và antenna video 3mm hoặc 4mm. Phía trước có camera guard, có thể gia cố bằng standoff nhôm 20mm.

Thôi không vòng vo nữa, dưới đây là chi tiết build. Nhớ đọc kỹ nha.

The Electronics:

• 1x flight controller / ESC stack

  • Không cao hơn 20mm nếu dùng 20x20 hoặc 25.5x25.5

  • Không cao hơn 18mm nếu dùng 30.5x30.5

  • mình dùng: SKYSTARS F722 HD MINI 55A STACK

• 4x 22xx size brushless motor

  • mình dùng: RCINPOWER GTSV2 2207 2500KV

• 1x ELRS receiver

  • mình dùng: HAPPYMODEL EP1 2.4GHZ

• 1x HGLRC M100 GPS

  • Mình làm mount riêng cho module giá mềm này, nhưng vì là TPU nên biết đâu bạn nhét vừa một GPS tương tự nếu “hên”

  • mình dùng: HGLRC M100

• 1x Digital hoặc Analog FPV system

  • Hệ digital FPV thường có đủ thứ bạn cần: camera, transmitter và antenna

  • Setup analog FPV thường phải mua riêng camera, transmitter và antenna

  • mình dùng: RUNCAM VISTA WASP PHOENIX HD

• 1x LiPo Battery

  • Tùy KV của motor, bạn chọn pin phù hợp

  • Ví dụ motor KV tầm 2400 thì hợp pin 4S ~1600 mAh

  • Còn motor gần 1900 KV có thể chơi 6S ~1300mAh

  • mình dùng: OVONIC 5S 1550MAH (nhiều lực hơn nhưng tự chịu rủi ro)

• 1x ELRS radio controller

  • mình dùng: RADIOMASTER POCKET

The Hardware:

• 4x 5" drone propeller

  • mình khuyên mua dư để thay thế

• 1x 250x20mm velcro battery strap

  • Dùng để giữ pin cho drone

• 4x male-female pair MR30 connector

  • Dùng cho kết nối motor / ESC

• 1x XT60 female connector

  • Thường FC / ESC stack sẽ kèm sẵn cái này

• 4x M3x22-20 screw

  • Dùng để bắt FC / ESC stack. Tùy chiều cao stack, có thể dùng ốc 20mm; nếu không thì cần ốc 22mm.

• 16x M3x10 screw

  • Dùng để bắt motor

• 16x M3x8 screw

  • Dùng để bắt arm

• 2x M2x25 screw

  • Dùng để gắn camera guards

• 4x M2x20 screw

  • Dùng để cố định VTX, nhưng có thể đổi tùy VTX bạn dùng

• 4x M2x14 screw

  • Dùng để gắn rear block

• 4x M2x10 screw

  • Hai con dùng để gắn camera

  • Hai con còn lại dùng để gắn GPS *

• 1x M2x8 screw

  • Con ốc lẻ này dùng để siết chặt VTX antenna **

• 3x M2 Locknut

  • Hai cái cho GPS *

  • Một cái cho VTX antenna **

• 16x M3x4xOD4.5 insert nut

  • Mỗi arm dùng 4 cái

• 10x M2x4xOD3.2 insert nut

  • 4 cái phía sau cho antenna block

  • 4 cái để bắt VTX

  • 2 cái phía trước cho camera

• 2x M2x20 aluminum standoff + 4x M2x14 screw

  • Tùy chọn, nếu bạn muốn gia cố camera guards

Cost Estimate:

• Drone ~ $150 - $400 tùy bạn chơi đồ “xịn” cỡ nào

• Controller ~ $60

Và cuối cùng, phần Hướng dẫn

Vậy là mình có ý này. Thay vì viết một cuốn “luận văn” hướng dẫn. Mình để một loạt hình làm phần nặng cho mình luôn. Bạn biết câu “một bức hình đáng giá ngàn lời” đó, nhưng với mình cắt bớt được trăm chữ là đã thấy lời rồi. Trong photo reel của dự án này, bạn sẽ thấy một chuỗi ảnh minh họa quá trình build theo thứ tự thời gian. Còn ở đây, mình bổ sung những chỗ nào trong hình chưa rõ.

1. Bước 1. Đảm bảo bạn có một máy in 3D chạy ổn. Và một cái mỏ hàn. Và nhớ có đồ để vặn đống ốc đó nữa. Nhíp (tweezers) cũng khá hữu ích.

2. Bước 2, in hết toàn bộ parts.

   1. Drone gồm: một top plate và một bottom plate, một camera guard trái và phải, một antenna block, bốn bumper TPU, mỗi loại 2 arm A và B, và cuối cùng là một GPS mount nếu bạn có dùng. Bạn sẽ thấy nhiều part có hơn một phiên bản. Tên file có mô tả, cứ đối chiếu theo kích thước phần cứng của bạn.

   2. Nói về vật liệu. Không thể dùng PLA mà mong ra kết quả ngon được... mình không chắc nó chảy trước hay bể trước, nhưng kiểu gì cũng có lựa chọn tốt hơn. PETG cũng tương tự, nhỉnh hơn PLA chút nhưng nếu bạn đã đầu tư được thì sao không tự thưởng? Chơi ABS hoặc ASA, hoặc Nylon hay Polycarbonate — nói chung là loại “xịn”. Cá nhân mình dùng PPA-CF cho plate và PA6-GF cho arm. Và dĩ nhiên, camera guards, bumper, antenna block và GPS mount bắt buộc nên in bằng TPU.

   3. Canh setting cho kỹ. Mình để ý các sợi filament “khỏe” thường thích in chậm. Cũng đừng tiết kiệm vật liệu. Với arm và plate, dùng ít nhất 5 walls và 7 top/bottom layers ở layer height 0.2mm.

3. Bước 3, xử lý insert. Mỗi arm gắn 4 insert M3x4: 2 cái mặt trên và 2 cái mặt dưới. Phần đầu của bottom plate gắn 2 insert M2x4, và phần đuôi của cả top lẫn bottom plate mỗi cái thêm 2 cái nữa. 4 cái cuối cùng nằm trên bottom plate, chỗ đặt VTX.

4. Chuẩn bị connector MR30 (đầu male) với một đoạn dây, bạn có thể cắt từ phần dây dư của motor. Không cần nhiều đâu, mỗi motor “hiến” khoảng 4cm là đủ. Để dễ hơn chút, bạn có thể cắt đầu dây xéo (như trong ảnh) trước khi hàn vào ESC.

5. Tiếp theo, để hoàn thiện ESC, bạn hàn dây nguồn pin và đầu XT60. Cắt dây dài khoảng 8–9cm. Khi hàn vào pad pin của ESC thì ráng kiên nhẫn vì nó hút nhiệt khá nhiều (thermal mass lớn). Phần cuối cùng cần làm là tụ (capacitor); mình nối qua dây 18AWG để nó nằm phía trước ESC.

6. Xong rồi thì bạn hàn connector (đầu female) lên motor. Dư dây cũng không quá quan trọng, khéo chút là nhét vô arm được.

7. Khi xong bước 5 và 6 thì pha trà hay làm vài hơi vape cũng được, vì giờ drone bắt đầu “ra hình” rồi. Luồn dây của từng motor qua một arm, rồi nhớ canh đối xứng của arm, cắm từng motor vào đúng slot trên ESC. Giờ bạn bắt arm xuống bằng 8x ốc M3x8, và bắt motor (đừng quên bumper) bằng 16x ốc M3x10. Xong xuôi thì đẩy các ốc M3x20-22 xuyên qua bottom plate và ESC.

8. Đặt flight controller lên ESC và nối bằng ribbon cable đi kèm, nhớ đúng chiều.

9. Ok, vậy là bạn vừa xong một cột mốc lớn. Phần còn lại chủ yếu là cụm trước, cụm sau và VTX. Mỗi cụm này bạn có thể chuẩn bị riêng, rồi thả vô build là xong.

10. Bắt đầu từ VTX là hợp lý. Dù bạn dùng digital hay analog, giờ là lúc hàn tất cả dây cần thiết, rồi bắt VTX bằng bốn ốc M2x20. Nếu VTX của bạn là digital, khả năng cao camera đã cắm sẵn vào VTX; nếu vậy thì dùng hai ốc M2x10 để kẹp camera giữa hai miếng guard TPU, rồi bắt nhẹ cụm đó vào phía trước drone (tạm thời bỏ qua top plate). Nếu camera tách rời VTX, bạn làm y chang, nhưng nhớ hàn dây camera vào flight controller luôn.

11. Còn lại là antenna block. Nếu bạn chưa làm, hàn dây vào ELRS receiver và gắn antenna của nó. Nhớ bọc heat shrink cho receiver sau đó. Antenna receiver sẽ đi vào hai lỗ bên hông của antenna block và có thể khóa từ bên trong bằng hai dây rút (zip tie). VTX antenna trượt vào từ bên ngoài và được siết bằng một ốc M2x8 kèm một tán. Tận cùng phía sau là GPS trong mount của nó, cố định bằng hai ốc M2x10 và thêm hai tán nữa. Trên antenna block có một khe hở để dây GPS đi qua cho dễ.

12. Rồi, từ đây là nhẹ nhàng thôi. Gắn antenna block chỉ bằng hai ốc M2x14 phía dưới. Sắp dây cho gọn gàng, tìm chỗ nhét receiver vô. Khi bạn thấy ổn mắt rồi thì tháo lỏng cụm camera, canh top plate, rồi siết hết những con ốc còn lại.

13. Lợi nhuận???

Mình thiệt lòng mong là mọi người sẽ có khoảng thời gian vui vẻ khi ráp con này lại.