Ανάπτυξη Ολοκληρωμένου Αυτόνομου Συστήματος μη Επανδρωμένου Αεροσκάφους (ΣμηΕΑ - UAV) Σταθερής Πτέρυγας, με Χρήση Τεχνολογιών Ανοικτού Κώδικα και 3D Εκτύπωσης.

Abstract

Τα μη επανδρωμένα αεροσκάφη (αγγλικά: Unmanned Aerial Vehicle – UAV) ή αλλιώς drones, αποτελούν ένα χρήσιμο και σε πολλές περιπτώσεις αναγκαίο εργαλείο για την βελτίωση της διαβίωσης του ανθρώπου. Παρόλο που η αρχική τους χρήση ήταν αποκλειστικά για στρατιωτικούς σκοπούς, η εξέλιξή τους ήταν ραγδαία και έτσι σήμερα διανύουμε την εποχή όπου χρησιμοποιούνται πλέον σε όλους τους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας, από μία απλή φύλαξη-επιτήρηση ενός χώρου, μέχρι την διάσωση ανθρώπων ή και την μεταφορά φαρμάκων σε δύσβατες περιοχές. Η παρούσα πτυχιακή εργασία, σκοπό έχει την ανάπτυξη ενός μη επανδρωμένου αεροσκάφους, με τεχνολογίες 3D εκτύπωσης και κυκλωμάτων ανοιχτού κώδικα. Θα παρουσιαστεί όλη η διαδικασία που ακολουθήθηκε, από την σχεδίαση μέχρι και την υλοποίηση. Επιπροσθέτως, θα γίνει αναφορά στα πρωταρχικά λειτουργικά προβλήματα του οχήματος που διαπιστώθηκαν κατά την διάρκεια δοκιμαστικών πτήσεων, καθώς και ο τρόπος επίλυσής τους, έτσι ώστε οι μετέπειτα πτήσεις να διενεργούνται αποτελεσματικά και με ακρίβεια. Πιο αναλυτικά, η δομή της πτυχιακής εργασίας, είναι η εξής: Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται η εισαγωγή στις βασικές έννοιες ενός μη επανδρωμένου αεροσκάφους (UAV), στους διάφορους τύπους UAV και στις διαφορές τους, στην νομοθεσία που σχετίζεται με την πτήση αυτών, καθώς επίσης και στις διάφορες περιπτώσεις χρήσης τους (use cases). Το δεύτερο κεφάλαιο επικεντρώνεται στους λόγους επιλογής του συγκεκρι μένου τύπου UAV και στο υλικό που επιλέχθηκε για την 3D κατασκευή του, ενώ στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται μία αναλυτική περιγραφή του τρόπου κατασκευής του. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφονται και αναλύονται όλα τα ηλεκτρονικά μέρη του UAV (hardware) που απαιτούνται για την υλοποίηση ενός αεροσκάφους. Το πέμπτο κεφάλαιο εστιάζει στο λογισμικό (software) που χρησιμοποιήθηκε για τον έλεγχο του UAV και τον προγραμματισμό του Flight Controller και το έκτο κεφάλαιο, παρουσιάζει τις δοκιμαστικές πτήσεις που πραγματοποιήθηκαν με το UAV και τον τρόπο επίλυσης των δυσλειτουργιών που παρουσιάστηκαν κατά την διάρκεια των πτήσεων αυτών. Η εν λόγω πτυχιακή, τελειώνει με την παρουσίαση της βιβλιογραφίας που χρησιμοποιήθηκε για την συγγραφή της.

Unmanned aircraft, or otherwise drones, are a useful and in many cases nec essary tool to improve human living. Although their initial use was exclusively for military purposes, their development was rapid and nowadays they are used in all areas of human activity, from simple guarding surveillance of an area, to rescuing people or even transportation of medicines to hard to reach areas. The present research paper aims to develop an unmanned aircraft, with 3D printing technologies and open source circuits. The entire process followed, from design to implementation, will be presented. In addition, reference will be made to the primary operational problems of the vehicle found during test flights, as well as how to resolve them, so that subsequent flights can be conducted efficiently and accurately. In more detail, the structure of the research paper is as follows: The first chapter introduces the basic concepts of an unmanned aerial vehicle (UAV), the various types of UAVs and their differences, the legislation related to their flight, as well as their various use cases. The second chapter focuses on the reasons for choosing the specific type of UAV and the material chosen for its 3D construction, while the third chapter provides a detailed description of its construction method. The fourth chapter describes all the electronic parts of the UAV (hardware) required for the implementation of an aircraft. The fifth chapter focuses on the software used to control the UAV and the programming of the Flight Controller and the sixth chapter presents the test flights carried out with the UAV and how to solve the malfunctions that occurred during these flights. This research paper ends with the presentation of the bibliography used for its writing.