FPV-droonin suunnittelu ja rakentaminen

Abstract

Opinnäytetyön aiheena oli FPV-droonit, niiden komponentit ja drooneja koskeva lainsäädäntö, joiden avulla rakennetaan FPV-drooni yksityiskäyttöön. Opinnäytetyön aihe oli tekijän valitsema, joten vaatimukset droonille eivät olleet tiukkoja ja niiden sallittiin myös muuttua. Opinnäytetyö tarjoaa kattavat tiedot FPV-droonien komponenttien valinnasta. Opinnäytetyö voi toimia oppaana FPV-drooniharrastajalle, joka pohtii oman FPV-droonin rakentamista, tai etsii tietoa FPV-koptereista.

Työn alussa perehdyttiin koptereiden historiaan, yleisiin tietoihin FPV-drooneista, sekä tietoihin niiden nykyisestä käytöstä eri alueilla. Tutkittiin myös kopterille aiheutuvat voimat lennon aikana, ja millaisiin perusliikkeisiin 3D-avaruudessa drooni on kyvykäs. Työssä tutustuttiin myös eurooppalaiseen ilmailulainsäädäntöön, joka rajoittaa miehittämättömien ilma-aluksien käyttöä. Tutkittiin laajasti Suomen ilmatilassa olevia UAS-ilmatilavyöhykkeitä, joita on erittäin tärkeä ottaa huomioon käytettäessä tavallista tai FPV-droonia.

Työn toisessa osassa tutkittiin, mistä osista rakennetaan FPV-kopteri ja miten osia valitaan omien tarpeiden mukaan. Kerrottiin kattavasti, mikä on jokaisen komponentin tehtävä drooni-järjestelmässä, ja mihin ominaisuuksiin on kiinnitettävä huomiota valintaprosessin aikana. Suunniteltiin myös opinnäytetyön tekijälle oma FPV-drooni valmiista peruskomponenteista.

Työn tuloksena saatiin laajan tietojen kokonaisuus, joka liittyy FPV-drooneihin ja niiden käyttöön. Lisäksi koottiin valmis FPV-drooni tekijän yksityiskäyttöön valituista komponenteista.

This engineering thesis focuses on FPV (First-Person View) drones, their components, drone regulations, and how to apply this information to design an FPV-drone for personal use. The work was conducted on the author's own initiative, so the design requirements for the drone are flexible and may evolve as new information is gathered. The material collected in this thesis provides the reader with a solid base of the information about FPV-drone components and can serve as a practical guide for an FPV-drone enthusiast who is considering building their own FPV-drone or seeks information related to FPV-drones.

The thesis begins by examination of the history of drones, general information about FPV-drones and their current applications in various areas. Moreover, the forces affecting the drone during flight are introduced, and the drone’s basic movements in three-dimensional space are explained. Additionally, a review is given of European aviation legislation that regulates the use of unmanned aerial vehicles, as well as the UAS-airspace zones in Finnish airspace, which are crucial to understand during FPV or a conventional quadcopter operating.

The second part of the thesis work examines the components used to build an FPV-quadcopter and gives a picture how to select them based on individual needs. It describes in detail functions of each component in a drone system, and what features are needed to be considered during the selection process. Based on this information, the author of this work will design his own FPV-drone from basic components.

The result of thesis work is a collection of information related to FPV-drones and their practical usage. Also, an FPV-drone will be assembled from the components selected earlier.