Skydio 的工程和設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段依靠 Formlabs?Form 3+?立體光刻 （SLA） 打印機(jī)制作原型，使其盡可能接近最終的批量生產(chǎn)設(shè)計(jì)。Form 3+ 打印機(jī)利用 Formlabs 提供的廣泛材料，完成從功能測(cè)試到工具和夾具的所有工作。Skydio有兩種類型的無(wú)人機(jī)，Skydio 2+和Skydio X2，一種用于企業(yè)和國(guó)防的重型無(wú)人機(jī)。他們還推出了Skydio Dock，這是一種新的創(chuàng)新產(chǎn)品，允許無(wú)人機(jī)部署到遙遠(yuǎn)的地點(diǎn)，在沒(méi)有人工交互或監(jiān)控的情況下傳輸信息。
高級(jí)硬件開(kāi)發(fā)專家Eric Weinhoffer向我們介紹了他們的設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的工作流程，以及3D打印如何幫助硬件團(tuán)隊(duì)跟上Skydio高級(jí)軟件開(kāi)發(fā)的步伐。
是什么讓 Skydio 與眾不同
在無(wú)人機(jī)行業(yè)的早期，UAS，有時(shí)被稱為無(wú)人機(jī)（UAV），需要遠(yuǎn)程飛行員掌舵。為了促進(jìn)可靠的連接，飛行員必須在物理上靠近無(wú)人機(jī)，從而限制了其射程和有效性。在過(guò)去的幾年里，無(wú)人機(jī)公司已經(jīng)開(kāi)始將一定程度的自主性整合到他們的系統(tǒng)中，解鎖新的用例，并允許無(wú)人機(jī)收集更多信息。
Skydio首先專注于軟件開(kāi)發(fā)，推出了完全自主的飛行系統(tǒng)，從而領(lǐng)先于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手?！皬臍v史上看，駕駛這些無(wú)人機(jī)需要很多技巧。使用傳統(tǒng)無(wú)人機(jī)，你會(huì)有很多崩潰，或者只是非常糟糕的視頻。我們的無(wú)人機(jī)不會(huì)墜毀——它們不僅會(huì)設(shè)置完美的鏡頭，而且還會(huì)避開(kāi)樹(shù)木，智能導(dǎo)航，并自動(dòng)跟隨主題。我們是自主飛行領(lǐng)域的世界領(lǐng)導(dǎo)者，“Weinhoffer說(shuō)。
這種程度的自主性為無(wú)人機(jī)開(kāi)辟了一個(gè)充滿新機(jī)遇的世界。公共安全機(jī)構(gòu)可以在調(diào)查事故或犯罪現(xiàn)場(chǎng)時(shí)使用它們，以數(shù)字方式重建發(fā)生的事情，而無(wú)需花費(fèi)人力來(lái)監(jiān)控?zé)o人機(jī)或支付租用服務(wù)的費(fèi)用。公用事業(yè)、土木工程公司和國(guó)家機(jī)構(gòu)依靠 Skydio 無(wú)人機(jī)完成對(duì)其站點(diǎn)的廣泛檢查，并可以使用永久安裝的 Dock 部署無(wú)人機(jī)——無(wú)需額外資源即可建立近乎連續(xù)的監(jiān)控。由于這些應(yīng)用通常位于難以到達(dá)的區(qū)域，因此Skydio的無(wú)人機(jī)需要耐用且設(shè)計(jì)精良。SLA 3D 打印使他們能夠在評(píng)估原型要求時(shí)盡可能接近最終注塑成型部件。
重量、速度和航程的不斷妥協(xié)
Weinhoffer 和硬件開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)依靠 Form 3+ 打印機(jī)和各種 Formlabs 樹(shù)脂來(lái)幫助他們匹配 Skydio 軟件團(tuán)隊(duì)的高速開(kāi)發(fā)流程
設(shè)計(jì)無(wú)人機(jī)是一種權(quán)衡談判的練習(xí)。堅(jiān)固耐用的無(wú)人機(jī)不能像輕型無(wú)人機(jī)那樣飛行很長(zhǎng)時(shí)間。非常輕的無(wú)人機(jī)無(wú)法保持自主運(yùn)行所需的計(jì)算能力，但為自主飛行添加所有必要的計(jì)算會(huì)增加質(zhì)量，從而影響飛行時(shí)間。這是一系列不斷的輕微設(shè)計(jì)更改、增量調(diào)整和廣泛的測(cè)試?！拔覀冋跈C(jī)上進(jìn)行大量計(jì)算以支持自主飛行。每個(gè)決定都是性能權(quán)衡，會(huì)影響硬件和電子設(shè)備的每一部分。
為了對(duì)組件幾何形狀進(jìn)行微小的更改并測(cè)試它如何影響飛行時(shí)間或抗沖擊性，硬件團(tuán)隊(duì)依靠通宵打印來(lái)支持和通知開(kāi)發(fā)過(guò)程。
“通過(guò)3D打印，速度使我們能夠以某種方式考慮進(jìn)行交易。我們可以在兩個(gè)略有不同的幾何形狀之間進(jìn)行比較，并測(cè)試這些權(quán)衡。
Eric Weinhoffer，高級(jí)硬件開(kāi)發(fā)專家
Skydio能夠快速完成這些決策和測(cè)試協(xié)議，這使他們能夠按時(shí)完成任務(wù)并獲得合同。對(duì)于美國(guó)聯(lián)邦政府的一項(xiàng)重大記錄計(jì)劃，許多無(wú)人機(jī)公司進(jìn)入了公開(kāi)招標(biāo)程序。參賽者被要求在嚴(yán)格和競(jìng)爭(zhēng)的時(shí)間內(nèi)展示符合政府規(guī)格的產(chǎn)品。Skydio之所以能夠贏得競(jìng)標(biāo)，是因?yàn)樗麄兡軌蚩焖匍_(kāi)發(fā)硬件，這在一定程度上要?dú)w功于他們的Formlabs打印機(jī)。
“我們無(wú)法控制日期 - 我們一起開(kāi)發(fā)硬件和軟件非常重要。制造生產(chǎn)零件的交貨時(shí)間對(duì)我們來(lái)說(shuō)是最有限的。Form 3+ 立即不間斷地運(yùn)行，然后非常簡(jiǎn)單，我們需要更換的硬件就在那里，“Weinhoffer 說(shuō)。
Skydio 硬件開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)保持其 SLA 機(jī)器堆疊且易于訪問(wèn)，以便打印機(jī)可以連續(xù)運(yùn)行，幫助團(tuán)隊(duì)幾乎不間斷地進(jìn)行原型設(shè)計(jì)和測(cè)試
完成設(shè)計(jì)和功能測(cè)試
在像聯(lián)邦競(jìng)標(biāo)這樣的外部測(cè)試環(huán)境中，擁有能夠模擬注塑或機(jī)加工零件的堅(jiān)固性和耐用性以及強(qiáng)度和剛度的權(quán)宜之計(jì)3D打印零件至關(guān)重要。雖然 Skydio 使用熔融沉積建模 （FDM） 部件進(jìn)行快速成型或適合性測(cè)試，但他們依靠 Formlabs 機(jī)器對(duì)最終階段原型設(shè)計(jì)進(jìn)行功能測(cè)試?！癝LA 很有幫助，因?yàn)樗年P(guān)鍵在于盡可能快地接近生產(chǎn)部件的速度和能力。擁有接近生產(chǎn)材料特性的零件令人難以置信，“Weinhoffer說(shuō)。
Skydio 使用剛性 4000 樹(shù)脂來(lái)平衡耐熱性、抗沖擊性和強(qiáng)度，而他們使用?Tough 2000 樹(shù)脂，因?yàn)樗c注塑成型塑料相似。透明樹(shù)脂的表面透明度對(duì)于檢測(cè)階段來(lái)說(shuō)是不可或缺的，以了解電線如何在電子設(shè)備繁重的無(wú)人機(jī)中布線。對(duì)于快速模具應(yīng)用，或?qū)π碌膲|圈和密封設(shè)計(jì)進(jìn)行功能測(cè)試，團(tuán)隊(duì)將使用彈性樹(shù)脂或耐用樹(shù)脂。
“Formlabs 零件的外觀和感覺(jué)都像是實(shí)心模制零件。接近零件最終將投入生產(chǎn)的能力非常強(qiáng)大。推斷出在適合和表面處理等不同領(lǐng)域，它們讓我們的設(shè)計(jì)師更好地了解某些東西在我們手中的表現(xiàn)或感覺(jué)，以便進(jìn)行跌落測(cè)試或飛行原型。他們給了我們信心，讓他們進(jìn)行飛行測(cè)試。
Eric Weinhoffer，高級(jí)硬件開(kāi)發(fā)專家
功能測(cè)試夾具
強(qiáng)度對(duì)于測(cè)試夾具以及車載部件至關(guān)重要。該團(tuán)隊(duì)將在Form 3+打印機(jī)上為無(wú)人機(jī)組件設(shè)計(jì)測(cè)試夾具，以利用Rigid 4000 Resin的機(jī)械強(qiáng)度或Tough 2000 Resin的抗沖擊性。
在無(wú)人機(jī)開(kāi)發(fā)的射頻（RF）測(cè)試階段，該團(tuán)隊(duì)將無(wú)人機(jī)部件放置在天線測(cè)量室中，以消除外部無(wú)線電波。他們需要一個(gè)堅(jiān)固的夾具來(lái)將零件固定在機(jī)器人轉(zhuǎn)盤(pán)上，但不能使用金屬，因?yàn)樗鼤?huì)破壞實(shí)驗(yàn)。Weinhoffer設(shè)計(jì)了一個(gè)夾具，并將其打印在剛性4000樹(shù)脂中，以連接到腔室并保持天線正確對(duì)齊以進(jìn)行測(cè)試。
在RF（射頻）室中，3D打印夾具將最終用途部件固定到位。金屬夾具既昂貴又會(huì)破壞射頻測(cè)試，因此按需3D打印部件是不可或缺的，例如在剛性4000樹(shù)脂中打印的部件。照片由Skydio提供。
在另一個(gè)例子中，該團(tuán)隊(duì)需要找到一種方法在內(nèi)部制作橡膠隔振器的原型，但要求供應(yīng)商提供軟部件的變體既昂貴又耗時(shí)。硬件開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)從 Formlabs?白皮書(shū)中汲取靈感，打印出多個(gè)模具母版，用于測(cè)試幾種不同設(shè)計(jì)的隔振能力。
“到目前為止，最大的優(yōu)勢(shì)是 Formlabs 樹(shù)脂的材料和材料特性?！?/p>
Eric Weinhoffer，高級(jí)硬件開(kāi)發(fā)專家
易用性提高了利用率
無(wú)人機(jī)幫助公共安全機(jī)構(gòu)在災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)或犯罪現(xiàn)場(chǎng)收集信息，同時(shí)使人員免受傷害
發(fā)電設(shè)備通常位于難以到達(dá)的地區(qū)，但Skydio的無(wú)人機(jī)和Dock產(chǎn)品可以幫助公司檢查其關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，而無(wú)需在附近部署操作員
Skydio對(duì)如此廣泛的行業(yè)和客戶的吸引力部分在于它們的可訪問(wèn)性和易用性 - 自主飛行足夠先進(jìn)，可以消除部署的擔(dān)憂或計(jì)劃。執(zhí)法部門(mén)可以專注于在犯罪現(xiàn)場(chǎng)收集信息，而不是專注于飛行，建筑集團(tuán)可以為長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的項(xiàng)目部署無(wú)人機(jī)和碼頭，而不必?fù)?dān)心檢查中的差距。Weinhoffer也使用相同的理念進(jìn)行3D打印;如果它不是一種可訪問(wèn)的技術(shù)，它就無(wú)法在實(shí)驗(yàn)室中證明其價(jià)值?！癋ormlabs 打印機(jī)非常易于使用，我們的工程團(tuán)隊(duì)的許多成員都可以使用它們。添加更多的Form 3+，給我們的工程團(tuán)隊(duì)一兩天的額外時(shí)間，讓他們快速行動(dòng)，這對(duì)我們有很大的影響，“Weinhoffer說(shuō)。
隨著Skydio擴(kuò)大其產(chǎn)品線并開(kāi)發(fā)更多定制解決方案，3D打印已經(jīng)不僅僅是一種工具，它使硬件團(tuán)隊(duì)能夠支持其軟件的飛速發(fā)展。
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