BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH QUADROCOPTER
ĐỂ THU THẬP KHƠNG ẢNH

Ngành

: Kỹ thuật Cơ - Điện tử

Chuyên ngành: Cơ Điện Tử

Giảng viên hướng dẫn : ThS. Nguyễn Thanh Bình
Lớp

: 13DCT01

Sinh viên thực hiện

:

Nguyễn Hiếu Nghĩa

1311030137

Nguyễn Trung Tuấn

1311030239


Nguyễn Trung Tuấn

1311030137

TP. Hồ Chí Minh, 2017


BM04/QT05/ĐT-KT

Viện Kỹ thuật Hutech

BẢN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
(GVHD nộp Bản nhận xét này về Văn phòng Viện)

1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài (sĩ số trong nhóm……):
(1)........................................................... MSSV: ………………… Lớp: ................
(2)........................................................... MSSV: ………………… Lớp: ................
(3)........................................................... MSSV: ………………… Lớp: ................

2.
3.

4.

5.

Ngành
: ..............................................................................................................
Chuyên ngành : ..............................................................................................................

TP. HCM, ngày … tháng … năm ……….
Giảng viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)

Ghi chú: Đính kèm Phiếu chấm điểm ĐA/KLTN.

I


BM05/QT05/ĐT-KT

Viện kỹ thuật Hutech

BẢN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
(GVPB nộp Bản nhận xét này về Văn phòng Viện)

1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài (sĩ số trong nhóm……):
(1)........................................................... MSSV: ………………… Lớp: ................
(2)........................................................... MSSV: ………………… Lớp: ................
(3)........................................................... MSSV: ………………… Lớp: ................
2. Tên đề tài: ..................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
3. Nhận xét:

a) Những kết quả đạt được của ĐA/KLTN:
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

LỜI CAM ĐOAN
Chúng em xin cam đoan các kết quả thực nghiệm đạt được trong đồ án này
do chúng em tự tìm hiểu phân tích một cách trung thực và khách quan nhất. Các kết
quả này chưa từng được công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác. Nếu phát hiện
bất kỳ sự gian lận nào chúng em xin hoàn tồn chịu trách nhiêm về nội dung đồ án
mình.
Tp. Hồ Chí Minh,ngày.....tháng...năm...
Sinh Viên Thực Hiện

Nguyễn Hiếu Nghĩa
Nguyễn Trung Tuấn

III


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên chúng em xin được gửi lời cảm ơn trân trọng và sâu sắc đến thầy
ThS. Nguyễn Thanh Bình, giảng viên VIỆN KỸ THUẬT HUTECH - người đã
hết sức tạo điều kiện và tận tính hướng dẫn, góp ý, chỉ bảo động viên chúng em
trong suốt quá trình nghiên cứu thực hiện đồ án này.
Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp
ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cơ, gia đình và bạn bè.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô trường ĐẠI HỌC CƠNG
NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương
cũng như các mơn chun ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo
điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã ln tạo điều
kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt q trình học tập và hồn thành
khố luận tốt nghiệp.
Tp. Hồ Chí Minh,ngày.....tháng...năm...



MỤC LỤC
Trang bìa cứng
Trang bìa phụ
Nhận xét của giáo viên hƣớng dẫn ··················································· I
Nhận xét của giáo viên phản biện ···················································· II
Lời cam đoan ············································································· III
Lời cảm ơn ················································································ IV
Abstract ··················································································· V
Tóm tắt báo cáo ·········································································· VI
Mục lục ···················································································· VII
Danh mục hình bảng···································································· VIII

VII


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Khái niệm về Quadcopter ? ·························································· 1
1.2 Sự khác nhau giữa Helicopter và Quadcopter ··································· 3
1.3 Nguyên lý hoạt đông của Quadcopter ············································· 3
1.4 Công nghệ điều khiển ································································· 5

CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
2.1 Thiết kế khung máy bay ······························································ 6
2.1.1 Thiết kế 1 (Bản vẽ CAD) ··················································· 7
2.1.2 Thiết kế 2······································································ 8
2.1.3 Thiết kế 3 (Bản vẽ Solid Works) ········································· 12
2.2 Ảnh thực tế của Fram Quadcopter················································· 14


5.2 Kết nối điện thoại với camera thể thao SJCam SJ4000 ························ 48

VII


CHƢƠNG 6: ĐỀ XUẤT HƢỚNG PHÁT TRIỀN
6.1 Sử dụng hệ thống hiện thị FPV ····················································· 53
6.1.1 FPV là gì ? ····························································· 53
6.1.2 Phƣơng thức hoạt động ············································· 53
6.1.3 Các thiết bị chính ····················································· 53
6.2 Định vị GPS ············································································· 54

CHƢƠNG 7: KẾT LUẬN
7.1 Kết luận ·················································································· 59
7.2 Đề xuất ··················································································· 59

VII


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Quadcopter ······································································· 1
Hình 1.2: Quadcopter ······································································· 2
Hình 1.3: Helicopter ········································································· 3
Hình 1.4: Ngun lý hoạt đơng của Quadcopter ········································ 4
Hình 2.1: Frame quadcopter ······························································· 6
Hình 2.2: Bản vẽ “Thiết kế 1” ····························································· 7
Hình 2.3: Hình tổng qt frame “Thiết kế 1” ············································ 8
Hình 2.4:Kích thước mạch điện “Thiết kế 1” ············································ 8
Hình 2.5: Carbon 3K 16mm ································································ 9
Hình 2.6: Carbon 3K 16mm ································································ 9

Hình 5.2: Độ rộng ống kính ································································ 46
Hình 5.3: Nhiều lựa chọn về độ phân giải ················································ 46
Hình 5.4: Màn hình hiển thị LCD 1.5” ··················································· 47
Hình 5.5: Kích thước SJCam Sj4000 Wifi ··············································· 48
Hình 5.6: Các phím chức năng chính của SJCam SJ4000 Wifi ······················· 48
Hình 5.7: Tải ứng dụng SJCAM Zone từ App Store(IOS) và Play Store(Android)
·················································································· 49
Hình 5.8: Kích hoạt Wifi cho SJCam SJ4000 Wifi ····································· 50
Hình 5.9: Thơng số cấu hình đặt sẵn Wifi ················································ 51
Hình 5.10: Kết nối camera với điện thoại thơng qua app SJCAM Zone ············· 52
Hình 6.1: Hệ thống FPV ···································································· 53
Hình 6.2: GPS ················································································ 54
Hình 6.3: Ví dụ minh hoạ ··································································· 55
Hình 6.3: Ví dụ minh hoạ ··································································· 56

VIII


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật Thiết kế 2 ·················································· 15
Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật F450 ························································ 16
Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật RadioLink AT10 10 channel ····························· 21
Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật Receiver RX R6DII ······································· 24
Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật Arduino Uno R3 ··········································· 27
Bảng 3.4 Thông số kỹ thuật Cảm biến 3 trục Gyroscape L3G4200D ················ 31
Bảng 3.5 Thông số kỹ thuật : Motor Brushless Emax RS2205- 2300 Racing Edition
······················································································· 34

VIII



những chiếc cất cánh và hạ cánh thẳng đứng không thành công trong những ngày
đầu tiên do độ ổn định kém và quyền kiểm sốt bị giới hạn. Vì thế, tính khả thi
trong các mẫu đầu tiên bị đánh giá rất thấp và địi hỏi mẫu thứ hai phải có q nhiều
cơng việc thí điểm.

Hình 1.2: Quadrocopter
Vào cuối những năm 2000, những tiến bộ về thiết bị điện tử cho phép sản
xuất các bộ điều khiển từ xa giá rẻ, gia tốc (IMU), hệ thống định vị toàn cầu và máy
ảnh. Điều này dẫn đến sự gia tăng nhanh chóng của các quadcopter tiêu dùng nhỏ,
rẻ tiền cùng với các thiết kế nhiều rotor khác. Thiết kế của quadcopter cũng xuất
hiện nhiều hơn trong những nghiên cứu thiết bị không người lái trên khơng (UAV).
Với kích thước nhỏ gọn và tính cơ động của chúng, những quadcopter này có thể
bay trong nhà hoặc ngồi trời.
Ưu điểm của quadcopter là ở kích thước nhỏ, rẻ hơn và bền hơn máy bay
trực thăng thông thường do sự đơn giản về mặt cơ khí của chúng. Lưỡi cánh nhỏ là
một thuận lợi vì chúng có ít động năng hơn, giảm khả năng gây thiệt hại. Đối với
các quadcopter quy mô nhỏ, điều này làm tạo sự tương tác chặt chẽ cho thiết bị an
tồn hơn. Nó cũng quadcopter được bảo vệ kèm theo các cánh quạt, tiếp tục giảm
khả năng gây thiệt hại. Tuy nhiên, khi kích thước tăng, quadcopter có những bất lợi

Trang 2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. Nguyễn Thanh Bình

lớn hơn trực thăng thơng thường. Ta bắt buộc phải tăng kích thước lưỡi cánh làm
tăng đà của chúng. Điều này có nghĩa là sự thay đổi trong tốc độ lưỡi dài, ảnh

nhiên, ngoài khả năng tạo moment triệt tiêu nhau, 4 motor này khi quay đều tạo lực
nâng cho máy bay. Đây chính là ưu điểm lơn của quadcopter.
Nguyên lý hoạt đông của loại quadcopter này cũng rất đơn giản:

Hình 1.4: Nguyên lý hoạt đông của Quadcopter
Trước-sau: để đi về bên trước, motor phía trước giảm tốc so với motor sau và
ngược lại để đi về phía sau, motor sau giảm tốc so với motor trước.
Trái-phải: để đi về bên trái, motor trái giảm tốc so với motor phải và ngược
lại để đi về bên phải, motor phải giảm tốc so với motor trái.
Lên-xuống: tăng tốc hay giảm tốc đồng thời 4 motor sẽ làm tăng lực nâng
hay giảm lực nâng để bay lên bay xuống.
Xoay: muốn xoay cùng chiều kim đồng hồ thì cặp motor quay cùng chiều
kim đồng hồ (ví dụ trước-sau) sẽ quay chậm hơn cặp motor quay ngược chiều kim
đồng hồ(ví dụ trái-phải). Ngược lại , muốn xoay ngược chiều kim đồng hồ thì cặp
motor quay ngược chiều kim đồng hồ (trái-phải) sẽ quay chậm hơn cặp motor quay
cùng chiều kim đồng hồ(trước-sau).
Trang 4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. Nguyễn Thanh Bình

1.4 Cơng nghệ điều khiển
Xét về mặt này thì quadcopter địi hỏi hệ thống mạch điều khiển phức tạp
hơn vì phải sử dụng các cảm biến quán tính như gyro (gyroscope) và gia tốc
(accelero-meter) để tính tốn được góc nghiêng và vận tốc quay theo ba trục để giữ
thăng bằng, nếu không sẽ không thể nào điều khiển được. Tuỳ theo hệ thống mạch
điều khiển tốt tới mức nào sẽ quyết định tới khả năng điều khiển quadcopter dễ hay
khó.

yếu tập trung đến tính đối xưng, trọng tâm và khối lượng của mơ hình.Vì vậy, bài
báo cáo trình bày giải pháp thiết kế thực nghiệm dựa vào kích thước các mơ hình
máy bay trực thăng bốn cánh quạt phổ biến.
Ở thiết kế 1, vật liệu dạng hợp kim nhôm được sử dung để gia công cánh tay
và vật liệu bảng mạch in vẫn còn phủ lớp đồng được sử dụng để tăng độ cứng của
phần kết nối. Thiết kế này có khối lương nhẹ nhất nhưng lại có độ bền cơ học kém
trước những chấn động hay va chạm mạnh của máy bay với vật cản.

Trang 6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. Nguyễn Thanh Bình

Thiết kế 2, tối ưu hoá của thiết kế 1, loại bỏ bản mạch in bên trên vì khơng
cần thiết, thay vào bằng vật liệu nhựa mica để tối ưu hoá trọng lượng của máy
bay.Góp phần thay đổi độ bền máy bay, loại bỏ cánh tay bằng vật liệu nhơm, thay
vào đó bằng thanh ống carbon 3K 16mm, giúp cải thiện đáng kể độ bền máy bay.
Thiết kế 3 sử dụng vật liệu nhựa có độ bền cao hơn thiết kế 1 và thiết kế 2 vì
sử dụng vật liệu nhựa sợi cacbon. Bảng mạch điện được thiết kế chi tiết hơn ở thiết
kế 1và thiết kế, gồm 2 bảng mạch trên và dưới, để tạo thêm khơng gian lắp đặt các
chi tiết.Vì sử dụng vật liệu nhựa cacbon độ bền cao, nên thiết kế 3 có chi phí khá
cao so với thiết kế 1 và thiết kế 2.

2.1.1 Thiết kế 1 (Bản vẽ CAD)

Hình 2.2: Bản vẽ “Thiết kế 1”

Trang 7


Hình 2.7: Aluminium Clamp Spyer 260 - Kẹp ống 16mm

Hình 2.8: Aluminium Clamp Spyer 260 - Kẹp ống 16mm

Trang 10