DIY无人机GPS支架怎么制作？

第一部分：设计思路与准备工作

在开始动手之前，最重要的一步是规划，一个好的设计能让你的GPS支架稳固、可靠,并且不会影响无人机的飞行性能。

核心设计原则

• 稳固性: GPS模块需要精确地接收卫星信号，任何晃动都会导致定位漂移，甚至失锁，支架必须非常稳固,能承受飞行时的振动。
• 无遮挡: GPS模块的天线部分（通常是顶部的陶瓷片）必须完全暴露在空气中，不能有任何金属、碳纤维或大面积的塑料遮挡,金属和碳纤维会严重屏蔽GPS信号。
• 减振: 无人机电机和螺旋桨的振动是GPS的“天敌”，支架需要具备一定的减振能力，以减少振动传递到GPS模块上，最简单的方法是使用减震球或减震棉。
• 重量与重心: 支架本身应尽可能轻，以减少额外负载，安装后不能破坏无人机原有的重心平衡,否则会影响飞行姿态。
• 可维护性: 支架的设计应方便你拆装GPS模块，方便接线、调试和更换。

测量与规划

1. 测量GPS模块尺寸: 用卡尺精确测量你的GPS模块的长、宽、高,特别是需要固定的部分。
2. 测量无人机安装位置: 确定GPS模块要安装在无人机的哪个位置（通常是顶部或机臂上方），测量该位置的空间大小、形状,以及是否有足够的高度让天线完全露出。
3. 确定安装方式: 你打算用螺丝固定、扎带固定，还是3D打印卡槽？这取决于你的无人机结构和DIY能力。

第二部分：材料与工具选择

主要材料

• 打印材料 (最推荐):

  • PLA: 成本低，易于打印,但刚性和耐热性一般。
  • PETG / ABS: 刚性更好，耐热性更强，更适合飞行环境,但打印难度稍高。
  • 碳纤维增强PLA: 如果你想兼顾强度和轻量化，可以选择，但务必确保GPS天线部分不被碳纤维覆盖！

• 轻木板/巴沙木: 非常轻，易于用美工刀切割和打磨,是快速原型制作的绝佳选择。

• 亚克力/有机玻璃: 透明，易于切割,但较重且易碎。

• 轻质塑料板/片材: 如ABS板,可用胶水或螺丝组合。

  
  （图片来源网络，侵删）

减振材料

• 减震球: 最专业、效果最好的选择，有不同硬度和尺寸,可以吸收大部分高频振动。
• 双面胶 + EVA泡棉/海绵: 成本最低的方案，用有一定厚度和弹性的泡棉垫在GPS模块和支架之间,然后用双面胶或热熔胶固定。
• 橡胶垫圈: 也可以起到一定的减振作用。

紧固件

• M2/M3螺丝和螺母: 用于固定GPS模块到支架，以及支架到无人机上,尺寸根据你的无人机和GPS模块决定。
• 尼龙扎带: 适用于不规则形状的固定,非常方便。
• 热熔胶/AB胶: 用于辅助固定或作为结构胶。

工具

• 3D打印机 (如果你选择打印): 核心工具。
• 美工刀 + 钢尺: 用于切割轻木板或塑料板。
• 电磨/打磨机: 用于精细打磨和修边。
• 电烙铁: 如果需要焊接延长线或做连接器。
• 螺丝刀、扳手、钳子等基本工具。
• 尺子、卡尺: 用于精确测量。

第三部分：制作步骤详解 (以3D打印为例)

这是最主流、效果最好的DIY方式。

步骤1：设计与建模

1. 软件: 使用 Fusion 360 (强烈推荐，功能强大且适合DIY)、Tinkercad (简单易上手) 或 SolidWorks 等CAD软件进行3D建模。
2. 建模要点:
   • 创建GPS模块模型: 首先在软件中根据你测量的尺寸，画出一个GPS模块的“外壳”或“凹槽”,确保模块能完美卡入或被螺丝固定。
   • 设计支架底座: 设计一个可以连接到无人机机架或顶部的底座，底座上应有预留的螺丝孔,位置和孔距必须与你的无人机匹配。
   • 整合与减振:
     • 方案A (减震球): 在GPS模块的固定凹槽下方，设计一个用于安装减震球的孔位，通常需要4个,呈对角线分布。
     • 方案B (泡棉胶): 在GPS模块的固定凹槽底部，设计一些网格状或实心的支撑结构，用于粘贴泡棉胶，注意，支撑结构不要过高,以免影响减振效果。
   • 确保天线无遮挡: 这是重中之重！检查你的3D模型，确保GPS模块顶部的天线区域没有任何实体材料覆盖，如果必须经过该区域,一定要镂空。
   • 预留走线槽: 在支架上设计一条凹槽，用于收纳GPS模块的连接线,防止线缆在飞行中被螺旋桨刮到。

步骤2：切片与打印

1. 切片软件: 使用 Cura、PrusaSlicer 等软件。
2. 关键切片设置:
   • 填充率: 为了减轻重量，可以设置较低的填充率，如15%-20%，但对于受力部分,可以适当增加。
   • 层高: 0.2mm是标准设置，对于精细结构可以设为0.1mm。
   • 壁厚: 至少3-4层,以保证结构强度。
   • 支撑: 如果你的支架有悬空或复杂角度的结构,需要开启支撑。
   • 材料: 选择正确的打印材料类型。

步骤3：后处理与组装

1. 去除支撑: 用小钳子和刀片小心地去除打印件上的支撑。
2. 打磨: 用砂纸从低目数到高目数（如200->400->800）对打印件进行打磨，使其表面光滑,没有毛刺。
3. 组装:
   • 将减震球（如果使用）安装到支架底座上。
   • 将GPS模块放入支架的凹槽中,并用螺丝固定。
   • 将泡棉胶（如果使用）剪成合适的形状,粘贴在GPS模块和支架之间。
   • 将GPS支架用螺丝固定到无人机的指定位置。
   • 将GPS线缆通过预留的走线槽,连接到飞控的GPS端口。

第四部分：其他方案示例

方案A：轻木板/巴沙木方案

1. 切割: 根据测量好的尺寸,用美工刀和钢尺将轻木板切割成支架的底座和固定块。
2. 粘合: 用热熔胶或白胶将各个部分粘合在一起，形成“三明治”结构：底座 - 泡棉胶 - GPS模块固定块。
3. 钻孔: 在底座和固定块上钻出合适的螺丝孔。
4. 打磨: 对边缘进行打磨,使其更美观和安全。
5. 安装: 同样,用螺丝固定到无人机上。

方案B：现成支架改造

如果你有一个旧的GoPro支架或其他通用支架,可以尝试改造：

1. 评估: 检查支架材质、减振方式和尺寸。
2. 修改: 如果是塑料支架，可以直接用，如果是金属支架，务必在GPS模块下方垫上厚厚的泡棉，并确保天线不被遮挡,你可能需要用Dremel等工具切割和钻孔来适配你的GPS模块。

第五部分：测试与注意事项

1. 静态测试: 安装完成后，打开飞控地面站软件（如Mission Planner, QGroundControl），查看GPS模块是否被正常识别（通常能看到GPS灯闪烁）。
2. 动态测试: 在起飞前，进行小范围的悬停测试，观察GPS信号是否稳定,是否有明显的漂移。
3. 飞行测试: 在空旷、无干扰的环境下进行飞行测试,重点关注GPS模式下的定点悬停是否稳定。
4. 安全第一: 第一次飞行时，保持高度，随时准备切换到手动模式,以防意外。
5. 检查线缆: 定期检查GPS线缆是否有磨损或接触不良。

通过以上步骤，你就可以成功DIY出一个既稳固又可靠的无人机GPS支架了，祝你DIY愉快,飞行顺利！

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