Skydio 的工程和設(shè)計團隊在產(chǎn)品開發(fā)階段依靠 Formlabs?Form 3+?立體光刻 （SLA） 打印機制作原型，使其盡可能接近最終的批量生產(chǎn)設(shè)計。Form 3+ 打印機利用 Formlabs 提供的廣泛材料，完成從功能測試到工具和夾具的所有工作。Skydio有兩種類型的無人機，Skydio 2+和Skydio X2，一種用于企業(yè)和國防的重型無人機。他們還推出了Skydio Dock，這是一種新的創(chuàng)新產(chǎn)品，允許無人機部署到遙遠(yuǎn)的地點，在沒有人工交互或監(jiān)控的情況下傳輸信息。
高級硬件開發(fā)專家Eric Weinhoffer向我們介紹了他們的設(shè)計到生產(chǎn)的工作流程，以及3D打印如何幫助硬件團隊跟上Skydio高級軟件開發(fā)的步伐。
是什么讓 Skydio 與眾不同
在無人機行業(yè)的早期，UAS，有時被稱為無人機（UAV），需要遠(yuǎn)程飛行員掌舵。為了促進可靠的連接，飛行員必須在物理上靠近無人機，從而限制了其射程和有效性。在過去的幾年里，無人機公司已經(jīng)開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，并允許無人機收集更多信息。
Skydio首先專注于軟件開發(fā)，推出了完全自主的飛行系統(tǒng)，從而領(lǐng)先于競爭對手?！皬臍v史上看，駕駛這些無人機需要很多技巧。使用傳統(tǒng)無人機，你會有很多崩潰，或者只是非常糟糕的視頻。我們的無人機不會墜毀——它們不僅會設(shè)置完美的鏡頭，而且還會避開樹木，智能導(dǎo)航，并自動跟隨主題。我們是自主飛行領(lǐng)域的世界領(lǐng)導(dǎo)者，“Weinhoffer說。
這種程度的自主性為無人機開辟了一個充滿新機遇的世界。公共安全機構(gòu)可以在調(diào)查事故或犯罪現(xiàn)場時使用它們，以數(shù)字方式重建發(fā)生的事情，而無需花費人力來監(jiān)控?zé)o人機或支付租用服務(wù)的費用。公用事業(yè)、土木工程公司和國家機構(gòu)依靠 Skydio 無人機完成對其站點的廣泛檢查，并可以使用永久安裝的 Dock 部署無人機——無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的區(qū)域，因此Skydio的無人機需要耐用且設(shè)計精良。SLA 3D 打印使他們能夠在評估原型要求時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 和硬件開發(fā)團隊依靠 Form 3+ 打印機和各種 Formlabs 樹脂來幫助他們匹配 Skydio 軟件團隊的高速開發(fā)流程
設(shè)計無人機是一種權(quán)衡談判的練習(xí)。堅固耐用的無人機不能像輕型無人機那樣飛行很長時間。非常輕的無人機無法保持自主運行所需的計算能力，但為自主飛行添加所有必要的計算會增加質(zhì)量，從而影響飛行時間。這是一系列不斷的輕微設(shè)計更改、增量調(diào)整和廣泛的測試?！拔覀冋跈C上進行大量計算以支持自主飛行。每個決定都是性能權(quán)衡，會影響硬件和電子設(shè)備的每一部分。
為了對組件幾何形狀進行微小的更改并測試它如何影響飛行時間或抗沖擊性，硬件團隊依靠通宵打印來支持和通知開發(fā)過程。
“通過3D打印，速度使我們能夠以某種方式考慮進行交易。我們可以在兩個略有不同的幾何形狀之間進行比較，并測試這些權(quán)衡。
Eric Weinhoffer，高級硬件開發(fā)專家
Skydio能夠快速完成這些決策和測試協(xié)議，這使他們能夠按時完成任務(wù)并獲得合同。對于美國聯(lián)邦政府的一項重大記錄計劃，許多無人機公司進入了公開招標(biāo)程序。參賽者被要求在嚴(yán)格和競爭的時間內(nèi)展示符合政府規(guī)格的產(chǎn)品。Skydio之所以能夠贏得競標(biāo)，是因為他們能夠快速開發(fā)硬件，這在一定程度上要歸功于他們的Formlabs打印機。
“我們無法控制日期 - 我們一起開發(fā)硬件和軟件非常重要。制造生產(chǎn)零件的交貨時間對我們來說是最有限的。Form 3+ 立即不間斷地運行，然后非常簡單，我們需要更換的硬件就在那里，“Weinhoffer 說。
Skydio 硬件開發(fā)團隊保持其 SLA 機器堆疊且易于訪問，以便打印機可以連續(xù)運行，幫助團隊幾乎不間斷地進行原型設(shè)計和測試
完成設(shè)計和功能測試
在像聯(lián)邦競標(biāo)這樣的外部測試環(huán)境中，擁有能夠模擬注塑或機加工零件的堅固性和耐用性以及強度和剛度的權(quán)宜之計3D打印零件至關(guān)重要。雖然 Skydio 使用熔融沉積建模 （FDM） 部件進行快速成型或適合性測試，但他們依靠 Formlabs 機器對最終階段原型設(shè)計進行功能測試?！癝LA 很有幫助，因為它的關(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。
Skydio 使用剛性 4000 樹脂來平衡耐熱性、抗沖擊性和強度，而他們使用?Tough 2000 樹脂，因為它與注塑成型塑料相似。透明樹脂的表面透明度對于檢測階段來說是不可或缺的，以了解電線如何在電子設(shè)備繁重的無人機中布線。對于快速模具應(yīng)用，或?qū)π碌膲|圈和密封設(shè)計進行功能測試，團隊將使用彈性樹脂或耐用樹脂。
“Formlabs 零件的外觀和感覺都像是實心模制零件。接近零件最終將投入生產(chǎn)的能力非常強大。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)計師更好地了解某些東西在我們手中的表現(xiàn)或感覺，以便進行跌落測試或飛行原型。他們給了我們信心，讓他們進行飛行測試。
Eric Weinhoffer，高級硬件開發(fā)專家
功能測試夾具
強度對于測試夾具以及車載部件至關(guān)重要。該團隊將在Form 3+打印機上為無人機組件設(shè)計測試夾具，以利用Rigid 4000 Resin的機械強度或Tough 2000 Resin的抗沖擊性。
在無人機開發(fā)的射頻（RF）測試階段，該團隊將無人機部件放置在天線測量室中，以消除外部無線電波。他們需要一個堅固的夾具來將零件固定在機器人轉(zhuǎn)盤上，但不能使用金屬，因為它會破壞實驗。Weinhoffer設(shè)計了一個夾具，并將其打印在剛性4000樹脂中，以連接到腔室并保持天線正確對齊以進行測試。
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破壞射頻測試，因此按需3D打印部件是不可或缺的，例如在剛性4000樹脂中打印的部件。照片由Skydio提供。
在另一個例子中，該團隊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。硬件開發(fā)團隊從 Formlabs?白皮書中汲取靈感，打印出多個模具母版，用于測試幾種不同設(shè)計的隔振能力。
“到目前為止，最大的優(yōu)勢是 Formlabs 樹脂的材料和材料特性?！?/p>
Eric Weinhoffer，高級硬件開發(fā)專家
易用性提高了利用率
無人機幫助公共安全機構(gòu)在災(zāi)難現(xiàn)場或犯罪現(xiàn)場收集信息，同時使人員免受傷害
發(fā)電設(shè)備通常位于難以到達的地區(qū)，但Skydio的無人機和Dock產(chǎn)品可以幫助公司檢查其關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，而無需在附近部署操作員
Skydio對如此廣泛的行業(yè)和客戶的吸引力部分在于它們的可訪問性和易用性 - 自主飛行足夠先進，可以消除部署的擔(dān)憂或計劃。執(zhí)法部門可以專注于在犯罪現(xiàn)場收集信息，而不是專注于飛行，建筑集團可以為長達數(shù)年的項目部署無人機和碼頭，而不必?fù)?dān)心檢查中的差距。Weinhoffer也使用相同的理念進行3D打印;如果它不是一種可訪問的技術(shù)，它就無法在實驗室中證明其價值?！癋ormlabs 打印機非常易于使用，我們的工程團隊的許多成員都可以使用它們。添加更多的Form 3+，給我們的工程團隊一兩天的額外時間，讓他們快速行動，這對我們有很大的影響，“Weinhoffer說。
隨著Skydio擴大其產(chǎn)品線并開發(fā)更多定制解決方案，3D打印已經(jīng)不僅僅是一種工具，它使硬件團隊能夠支持其軟件的飛速發(fā)展。
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