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Revisión del diseño del mini dron cuadricóptero

Cuando la ligereza no es sólo una optimización de costes, sino el principal criterio de funcionamiento del producto. ¿Se puede hacer volar un tanque militar? O cómo entrar en el círculo virtuoso de hacer que un chasis ligero permita poner un motor más pequeño, que permita poner baterías más pequeñas, que permita (...).

También es un gran ejemplo de uso de componentes cruzados ya existentes para conseguir unos costes de consumo muy bajos.

{revisión de recortes|Hubsan|http://www.hubsan.com}

Cuando se trata de un juguete volador, cada gramo cuenta. Y cuando el objetivo es incluso hacerlo lo más barato posible, los diseñadores tienen que hacer un uso inteligente de los componentes disponibles.

Diseño

 Ya, la caja está pensada de forma magra: 2 simples bandas elásticas para sujetar el producto de forma segura pero fácil de poner o quitar.

El cuerpo del helicóptero principal

El PCB es el marco
El PCB es el marco

Una pieza muy bonita de diseño de productos.

El marco principal se consigue al mismo tiempo:

  • la estructura física del helicóptero sin necesidad de ningún otro montaje. El corte CNC permite una forma avanzada para ahuecar los 4 brazos, reduciendo, aún más, el peso
  • el marco es el propio PCB que permite soldar todos los componentes electrónicos directamente en él, evitando fijar una placa de circuito impreso separada; también permite encaminar los dos polos de los 4 motores directamente en los 4 brazos del bastidor sin necesidad de cables adicionales (excepto los que están directamente en el motor -lee la sugerencia al respecto más abajo-)
  • un saliente de la placa de circuito impreso es al mismo tiempo el conector de alimentación. Para asegurar una correcta conexión de polaridad +/-, el poka-yoke es sólo una resistencia CMS montada en un lado, evitando así los errores del usuario. Esta resistencia se monta como los demás componentes electrónicos de la placa.
resistencia como poka yoke
una resistencia como poka-yoke

La otra idea genial es la elección de un motor estándar de tamaño micro utilizado en la industria telefónica.

Fabricados especialmente, estos motores costarían una fortuna, pero como se utilizan como actuadores de vibradores en volúmenes muy elevados, estos motores de dotación no sólo son muy fiables, sino también de muy bajo coste.

LEDs para la parte delantera y trasera
LEDs para la parte delantera y trasera

4 LEDs, 2 rojos y 2 azules, están colocados en las extremidades del brazo para ayudar al piloto a distinguir la parte delantera de la trasera del dron durante el vuelo, ya que el dron tiene una forma general redonda. Estos LEDs se colocan simplemente en paralelo al motor, evitando así el enrutamiento adicional de la PCB.

La batería sólo se mantiene en su lugar con cinta adhesiva de doble cara a la PCB y posteriormente rodeada por la cubierta del cuerpo principal.

marco protector delgado
marco protector delgado

Protección de la hoja Marco

Fabricado de forma ligera y flexible, el armazón está pensado para proteger los dedos del usuario de las cuchillas, y las cuchillas de cualquier golpe contra el entorno durante la fase de aprendizaje del piloto.

Esta es la pieza inyectada más fina de este producto; se necesitan 6 eyectores por círculo para sacar la pieza del molde.

Jaula del motor

Jaula de plástico para el motor
Jaula de plástico para el motor

Una obra de arte en términos de diseño para lograr un molde de 2 partes solamente (¡sólo hay que seguir la línea de separación!)

Los recortes lo permiten, dentro de los 15 mm:

  • la jaula alrededor del motor + 2 clips en la parte superior, manteniendo el motor después de insertar
  • 4 topes alrededor de la placa de circuito impreso + 2 clips
  • un pasador inferior, que proporciona al motor tanto pasajes de ventilación como espacio para los cables
  • 2 "pies" en la parte inferior, que actúan como soportes de aterrizaje (¿realmente necesarios? Hipótesis: posiblemente eran para permitir un paso diferente para los cables)

Cubierta del cuerpo principal

Inyección de plástico muy fina, con diseño de ahuecado que consigue 4 objetivos:

  • bonito diseño visual, con formas técnicas
  • sujetar la batería y proteger los componentes tanto de los dedos del usuario como de posibles golpes durante el (fin del) vuelo
  • espacio para ventilar los componentes electrónicos, incluida la batería
  • permitiendo un diseño de molde de 1 movimiento

 

Control remoto de drones
Control remoto de drones

Mando a distancia

Obviamente, menos esfuerzo de diseño y optimización en este caso. Sólo hace su trabajo para ese nivel de precio.

Puramente funcional y no destinado a soportar chocos.

Su tamaño es realmente el mínimo para ser sostenido correctamente por dos manos adultas.

El cuerpo está formado por 3 partes básicas, incluida la tapa de la batería. Las funciones incluyen los 2 típicos joysticks que se controlan con los pulgares.

Conclusión

¡Pulgares arriba! Una gran demostración de elección de componentes inteligentes, análisis de valor para restringir todo a su mínimo, y diseño de plástico. Sin contar con un buen trabajo de inyección para piezas y marcos deformables tan finos.

Es probable que el proceso de diseño haya comenzado con el micromotor disponible (ver artículo en eso) y el resto se adapta alrededor, es decir, el tamaño general del marco y luego la elección de la batería

Todo ello permitiendo, a nuestro entender, el juguete de dron más pequeño producido en serie, pero manteniendo un producto barato realmente asequible.

¿Posibles mejoras?

Compatibles en ese rango de precios y segmento de mercado de los juguetes, sólo vemos algunos muy pequeños:

  • dar forma a las patas del marco de la PCB de forma más uniforme y directa al cuerpo; una mejora aún mayor podría ser unir los 4 brazos por una trayectoria circular, haciendo que el dron sea más rígido, a costa de una optimización de la colocación de la PCB no tan buena en la hoja total y las pérdidas de material de la PCB asociadas
  • una forma de indexación de plástico en la jaula del motor, y su forma de contador hembra en el PCB, para evitar que la jaula del motor gire
  • una posible mejora en la producción: si los motores se asentaran en la PCB en lugar de estar en el plano medio, significa un rediseño completo de la jaula, y los dos pines del motor podrían conectarse directamente en la PCB con soldadura de agujeros pasantes, evitando completamente los 8 cables y la soldadura manual 2x2x4 asociada. Rigidez y diseño típico del cuadricóptero en general por confirmar

¿Posibles innovaciones?

A medida que el precio de los pequeños componentes disminuye, próxima generación ¿podría incluir algunos sensores de altura + distancia lateral para facilitar el control de la altura y la evitación de obstáculos para los pilotos principiantes o las carreras rápidas?

Algunos laboratorios de investigación ya han demostrado una increíble cooperación entre drones voladores. Combinado con la sugerencia del sensor anterior, este dron podría convertirse en una buena plataforma de drones de bricolaje y ganar una base de clientes masiva adicional al ser programable? (algún chip programable por USB de código abierto + un conector USB un poco más grande).

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