Samenvatting

Achtergrond
Voor project U-drone Ontwikkeld Delft Dynamics een drone die ondergrondse gangen kan inspecteren. Tijdens een inspectie mag het signaal van de drone niet verstoord worden door (kwaadwillende) invloed van buitenaf. Om deze reden moet de communicatie met de drone via een kabel verlopen.

Afbakening
In dit rapport wordt gekeken naar de mogelijkheid om een dataverbinding, op basis van een ethernet-protocol, tot stand te brengen tussen een drone en een controller. Hierbij wordt geen rekening gehouden met het voeden van de drone. Aan het eind van de periode dient er een werkend prototype opgeleverd te worden.

Hoofdvragen
In dit rapport worden de volgende hoofdvragen beantwoordt:
● Is het mogelijk om een RH5 drone te voorzien van een communicatiekabel van
honderd meter of meer, waarbij voldaan wordt aan gestelde eisen?
● Hoe kan de communicatiekabel gerealiseerd en toegepast worden?
Uit de hoofdvragen komen de volgende deelvragen naar voren:
● Welk type kabel is geschikt om te gebruiken als communicatiekabel?
● Hoe kan de kabelhaspel op de binnen vijf minuten verwisseld worden

Methodiek
Voor het ontwerp zijn de te vervullen functies vast gesteld met een functie-analyse. Op basis hiervan is een morfologisch overzicht gecreeerd die de deeloplossingen van de communicatiekabel en de kabelhaspel in kaart brengt. Hiermee zijn ontwerpconcepten opgesteld die vervolgens zijn beoordeeld met behulp van de Kesselringmethode op maakbaarheid en functionaliteit. De ontwerpconcepten met de hoogste score zijn vervolgens uitgewerkt in een prototype.
Randvoorwaarden
Het streven is om het prototype van de kabelhaspel zo licht mogelijk te maken zodat de
vluchtduur van de drone minimaal beperkt wordt. De haspel moet geschikt zijn voor 100
meter kabel. Na een vlucht moet de haspel (gedeeltelijk) binnen 5 minuten te verwisselen
zijn zodat om hem klaar te maken voor een nieuwe vlucht. De bandbreedte van de
verbinding moet toereikend genoeg zijn om videobeelden en eventueel commando's over te
versturen. Verder mag de kabelhaspel de drone zo min mogelijk beinvloeden tijdens het
vliegen.
Ontwerp communicatiekabel
Een homeplugmodule in een converterbox vormt het ethernet-signaal om naar een powerline-signaal om over de communicatiekabel te sturen. Voor de communicatiekabel is een micro-coaxkabel met een diameter van 0,5 millimeter gebruikt. Deze is met een SMAaansluiting verbonden met de converterbox. 100 meter kabel verder wordt het powerlinesignaal weer omvormt naar een bruikbaar ethernet-signaal door een tweede homeplugmodule op de drone. De communicatiekabel wordt met een JST PA stekker aangesloten op de drone.

Ontwerp kabelhaspel
De communicatiekabel wordt op een klos gerold die verticaal aan een as onder de drone hangt. De klos bevestigd met een bevestigingsdop die tevens als draaivlak voor de klos dient. De bevestigingsdop is met een veer-klemsysteem onder de drone bevestigd. Via een gat in de flens van de klos wordt de kabel onderlangs door de binnenkant van de klos gevoerd. Hier is de kabel verbonden met een sleepring die de kabel tijdens het afrollen roteert.

Conclusies
Uit testresultaten is gebleken dat het mogelijk is om een dataverbinding tot stand te brengen tussen een drone en een controller met behulp van een 100 meter lange kabel. Daarnaast is de haspel binnen tweeenhalve minuut te verwisselen en weegt slechts 254 gram. Hiermee voldoet het ontwerp aan de gestelde eisen.

Aanbevelingen
Aanbevolen wordt om een deel van het ontwerp van de bevestigingsdop en de kabelgeleiding te herzien.