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Recensione del design del mini drone quadcopter

Quando la leggerezza non è solo un'ottimizzazione dei costi, ma il criterio principale di funzionamento del prodotto. È possibile far volare un carro armato militare? Oppure come entrare nel circolo virtuoso per cui un telaio leggero permette di mettere un motore più piccolo, che permette di mettere batterie più piccole, che permettono (...).

È anche un ottimo esempio di utilizzo di componenti trasversali esistenti per ottenere costi di consumo molto bassi.

{snippet review|Hubsan|http://www.hubsan.com}

Quando si tratta di un giocattolo volante, ogni grammo conta. E quando l'obiettivo è quello di renderlo il più economico possibile, i progettisti devono fare un uso intelligente dei componenti di serie.

Design

 Già la scatola è pensata in modo snello: 2 semplici elastici per tenere il prodotto in modo sicuro ma facile da mettere o staccare.

Il corpo dell'elicottero principale

Il PCB è il telaio
Il PCB è il telaio

Un pezzo molto bello di design del prodotto.

Il telaio principale viene realizzato contemporaneamente:

  • la struttura fisica dell'elicottero senza che sia necessario alcun altro assemblaggio. Il taglio CNC permette di ottenere una forma avanzata in modo da incavare i 4 bracci, riducendo ulteriormente il peso.
  • il telaio è il PCB stesso! che permette di saldare tutti i componenti elettronici direttamente su di esso, evitando di fissare una PCB separata; permette inoltre di far passare i due poli dei 4 motori direttamente sui 4 bracci del telaio senza bisogno di fili aggiuntivi (tranne quelli direttamente sul motore -leggi il suggerimento in merito-).
  • una sporgenza della scheda e allo stesso tempo il connettore di alimentazione. Per garantire un collegamento con la giusta polarità +/-, il connettore di alimentazione poka-yoke è solo un resistore CMS montato su un lato, evitando così errori da parte dell'utente. Questo resistore è montato come gli altri componenti elettronici sulla scheda.
resistenza come poka yoke
un resistore come poka-yoke

L'altra idea geniale è la scelta di un motore standard di microdimensioni utilizzato nell'industria della telefonia.

Questi motori, realizzati appositamente, costerebbero una fortuna, ma poiché vengono utilizzati come attuatori di vibratori in volumi molto elevati, non solo sono molto affidabili, ma anche molto economici.

LED per la parte anteriore e posteriore
LED per la parte anteriore e posteriore

4 LED, 2 rossi e 2 blu, sono posizionati alle estremità del braccio per aiutare il pilota a distinguere la parte anteriore da quella posteriore del drone durante il volo, dato che il drone ha una forma complessivamente rotonda. Questi LED sono semplicemente collegati in parallelo al motore, evitando così un ulteriore passaggio di circuiti stampati dedicati.

La batteria viene mantenuta in posizione con un nastro biadesivo sul PCB e successivamente circondata dal coperchio del corpo principale.

sottile cornice di protezione
sottile cornice di protezione

Protezione della lama Telaio

Realizzato in modo leggero e flessibile, il telaio ha lo scopo di proteggere le dita dell'utente dalle lame e le lame da eventuali urti contro l'ambiente circostante durante la fase di apprendimento del pilota.

Questo è il pezzo iniettato più sottile di questo prodotto; sono necessari 6 espulsori per cerchio per estrarre il pezzo dallo stampo.

Gabbia del motore

Gabbia motore in plastica
Gabbia motore in plastica

Un'opera d'arte in termini di design per ottenere uno stampo solo in 2 parti (basta seguire la linea di divisione!)

I tagli sono consentiti, entro 15 mm:

  • la gabbia intorno al motore + 2 fermi sulla parte superiore, mantenendo il motore dopo l'inserimento
  • 4 fermi di fine corsa intorno al PCB + 2 clip
  • un perno inferiore, che fornisce al motore sia passaggi di ventilazione che spazio per i cavi
  • 2 "piedini" sul fondo, che fungono da supporti di atterraggio (davvero necessari? Ipotesi: forse per consentire un diverso passaggio dei cavi.)

Coperchio del corpo principale

Iniezione di plastica molto fine, con un design di incavo che raggiunge 4 obiettivi:

  • bel design visivo, con forme tecniche
  • tenere la batteria e proteggere i componenti sia dalle dita dell'utente che da potenziali scosse durante il volo (di fine volo)
  • spazio per lo sfiato dei componenti elettronici, compresa la batteria
  • che consente un design dello stampo a 1 movimento

 

Telecomando del drone
Telecomando del drone

Telecomando

Ovviamente il design e l'ottimizzazione sono stati ridotti. Fa solo il suo lavoro per questo livello di prezzo.

È puramente funzionale e non è destinato a resistere ai cioccolatini.

Le sue dimensioni sono davvero il minimo per essere tenuto correttamente da due mani adulte.

Il corpo è composto da 3 parti di base, compreso il coperchio della batteria. Le funzioni comprendono i 2 tipici joystick da controllare con i pollici.

Conclusione

Pollici in su! Una grande dimostrazione di scelta intelligente dei componenti, di analisi del valore per limitare tutto al minimo e di design plastico. Senza contare l'ottimo lavoro di iniezione per parti deformabili e telai così sottili.

Probabilmente il processo di progettazione è iniziato con il micromotore disponibile (si veda il paragrafo articolo e il resto viene adattato, ad esempio le dimensioni complessive del telaio e la scelta della batteria.

Tutto questo permettendo, a nostra conoscenza, il più piccolo drone giocattolo prodotto in serie, ma mantenendo comunque un prodotto economico davvero accessibile.

Possibili miglioramenti?

Compatibili in quella fascia di prezzo e in quel segmento di mercato dei giocattoli, ne vediamo solo di molto inferiori:

  • modellare leggermente le gambe del telaio del PCB in modo più uniforme e diretto al corpo; un ulteriore miglioramento potrebbe essere quello di collegare i 4 bracci con un percorso circolare, rendendo il drone più rigido, al costo di un'ottimizzazione non proprio ottimale del posizionamento del PCB sul foglio totale e delle perdite di materiale PCB associate
  • una forma di indicizzazione in plastica nella gabbia del motore e la sua contro forma femminile nel PCB, per evitare che la gabbia del motore giri
  • un possibile miglioramento della produzione: se i motori si posizionassero sul PCB anziché sul piano mediano, significherebbe riprogettare completamente la gabbia, e i due pin del motore potrebbero essere collegati direttamente sul PCB con saldature passanti, evitando completamente gli 8 fili e le relative saldature manuali 2x2x4. Rigidità e design tipico del quadcopter sono da confermare.

Possibili innovazioni?

Con la diminuzione del prezzo dei piccoli componenti, generazione successiva potrebbe includere alcuni sensori di altezza + distanza laterale per consentire un controllo più semplice dell'altezza e dell'evitamento degli ostacoli per i piloti principianti o per le gare veloci?

Alcuni laboratori di ricerca hanno già dimostrato un'incredibile cooperazione tra droni volanti. In combinazione con il suggerimento dei sensori di cui sopra, questo drone potrebbe diventare un'ottima piattaforma per droni fai-da-te e acquisire un'ulteriore base di clienti di massa grazie alla sua programmabilità? (qualche chip open-source programmabile via USB + un connettore USB leggermente più grande).

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