Jatayu, Sebuah Drone 4-Motor - Bagian 1

Jatayu adalah sebuah drone 4-motor, yang penulis bangun sendiri dengan harga yang ekonomis, tidak lebih dari dua juta rupiah (belum termasuk ongkos kirim).
Setelah melalui proses yang cukup lama membandingkan paket-paket ARF (Almost Ready to Fly) Kit, pilihan jatuh pada paket ARF Kit yang dijual oleh toko online China, XT-XINTE pada tautan berikut ini.  

Tautan: http://www.xt-xinte.com/F02192-X.html
Catatan: per-Agustus 2017, XT-XINTE memindahkan lokasi server hosting-nya.
Tautan terbaru: https://www.xt-xinte.com/Full-Set-RC-Drone-Quadrocopter-4-axis-Aircraft-Kit-F450-V2-Frame-GPS-APM2-8-Flight-Control-Camera-Gimbal-PTZ-p134147.html

Catatan: walaupun tulisan ini banyak menampilkan tautan pada toko online XT-XINTE, namun blog ini maupun penulis tidak memiliki afiliasi apapun dengan toko online tersebut. Tautan semata hanya untuk memberikan ilustrasi kepada pembaca. 

Penjelasan tentang prinsip dasar drone dan komponen utama pembangunnya tersedia dalam tulisan lain pada blog ini (klik di sini). Tulisan kali ini akan hanya berfokus pada proses membangun drone 4-motor, yang diberi nama Jatayu.

Komponen

ARF Kit sesuai namanya menyediakan seluruh, atau hampir seluruhnya, komponen utama yang diperlukan oleh sebuah drone, namun masih belum siap terbang. Sang pembeli harus merakit dan melakukan konfigurasi agar drone tersebut kemudian dapat diterbangkan dengan baik.
Kit dari XT-XINTE yang menjadi referensi di sini, menyediakan seluruh komponen yang minimal diperlukan untuk sebuah drone 4-motor agar dapat mengangkasa.

Komponen tersebut adalah sebagai berikut.

1. Kerangka jenis DJI Flamewheel berukuran 450mm.
2. Empat buah brushless motor (2 berputar searah jarum jam, 2 lainnya berlawanan arah jarum jam), seri JMT D2212 920KV.
3. Dua pasang baling-baling nylon ukuran 9443 (setiap pasang berupa baling-baling yang berputar searah dan berlawanan arah jarum jam).
4. Pengendali Utama, flight controller, Ardupilot (ArduCopter) 2.8, beserta external GPS dan kompas sensor Ublox 6M L5883, berikut tiang penyangganya. Pengendali utama Ardupilot ini sudah diisi dan dikonfigurasi oleh penjual (XT-XINTE) dengan firmware ArduCopter (AC) 3.2.1. 
5. Empat buah Pengendali Kecepatan Elektronik, Electronic Speed Controller - ESC, 30A dengan SimonK firmware. Keempat ESC umumnya sudah tersolder pada sebuah Power Distribution Board (PDB) ataupun pada platform bagian bawah dari kerangka drone.
6. Sebuah Radio Controller (RC) Flysky fs-i6a, pengirim sinyal (transmitter), beserta penerima sinyal atau (receiver). RC transmitter dan controller ini sudah dipasangkan (bound) oleh penjual sebelum dikirim ke pembeli.
7. Baterai Lipo 3-cells (3S) 11.1V 2200mAh 30C dan IMAX B3 2S-3S Li-Po battery charger.
8. Sejumlah baut ukuran M2.5 (diameter 2.5mm) dan M3 (diameter 3mm), dengan panjang bervariasi. Digunakan untuk memasang motor dan kerangka.
9. Camera mount untuk kamera aksi yang se-tipe dengan GoPro seri Hero.
10. Kaki-kaki pendaratan.
11. Pita pengikat baterai, velcro strap, sejumlah tali plastik pengencang, zip ties dan kabel servo cadangan.

Karena harganya yang relatif murah, kualitas komponen yang disebutkan di atas juga bukan yang terbaik. Namun, untuk memulai membangun drone sendiri, Kit ini sudah cukup dan akan sangat membantu meningkatkan pemahaman tentang drone.

Sebagai contoh, motor JMT D2212 920KV dalam Kit ini, tidak memiliki keterangan apapun tentang kemampuan daya angkatnya (thrust table). Padahal untuk secara serius membangun sebuah drone, keterangan daya angkat mutlak dimiliki agar kita tahu apakah drone kita mampu untuk mengangkat seluruh badannya dan perangkat lainnya yang hendak dibawa.

Untuk melengkapi komponen yang minimal di atas, saya sarankan untuk membeli komponen tambahan di bawah ini beserta penjelasannya.

1. Ardupilot damping plate, sebuah pelat peredam getaran yang dibutuhkan agar flight controller Ardupilot dapat bekerja lebih baik. Tanpa peredam, Ardupilot akan sangat sibuk berusaha menyesuaikan kestabilan drone akibat getaran yang diterima.
   Contoh damping plate yang sesuai dari situs XT-XINTE: http://www.xt-xinte.com/?goods=detail&id=31896
2. Baling-baling nylon yang disediakan beserta Kit ini terlalu lentur dan tidak memiliki ulir sendiri. Karena terlalu lentur, daya angkatnya tidak sebaik bahan yang lebih kaku. Dan sebagai pemula, sebaiknya juga pilih baling-baling yang memiliki ulir sendiri atau biasa disebut sebagai "self-locking propellers".
   Contoh self-locking propellers yang sesuai dari situs XT-XINTE: http://www.xt-xinte.com/?goods=detail&id=13487

Perkakas Yang Diperlukan

Sebaiknya, siapkan terlebih dahulu perkakas berikut sebelum mulai merakit Kit ini. Kesiapan perkakas akan memudahkan dan mempercepat proses perakitan.

1. Allen wrench atau Hex-key atau kunci-L, dengan ujung kunci berbentuk hexagonal. Kunci-L ukuran 2-3mm sudah tersedia dalam Kit ini. Akan lebih baik jika juga tersedia kunci sejenis berbentuk obeng dengan ukuran kunci antara 1,5-3mm.
2. Zip-tie atau cable-tie. Sayangnya belum ada padanan kata yang tepat dalam Bahasa Indonesia untuk benda ini. Sediakan zip-ties bervariasi ukuran dalam jumlah cukup (20-30 buah).
3. Wire cutter atau tang kawat. Tang kawat ini sangat berguna untuk memotong sisa zip-tie yang menjuntai ataupun memotongnya karena kesalahan dalam mengikat. Sebelum dipotong, sebaiknya ujung zip-tie yang menjuntai dipegang dengan salah satu tangan agar pada saat dipotong tidak meloncat, yang dapat berbahaya jika terkena mata.
4. Double-sided foam tape, pita perekat dua sisi dengan bahan dasar busa. Siapkan satu gulung pita perekat ini, yang akan sangat berguna untuk merekat komponen-komponen pada kerangka drone.

Pemasangan Kerangka, Motor dan Pengendali Kecepatan Elektronik (ESC)

Hal pertama yang dilakukan dalam membangun drone ini, adalah dengan memasang kerangka (frame) drone. Namun sebelum mulai memasang, sebaiknya karakter flight controller sudah dipahami lebih dahulu. 

Karena Kit ini menggunakan flight controller Ardupilot, atau ArduCopter, atau juga dikenal dengan nama APM 2.x (ArduPilot Mega), maka konfigurasi kerangka dan motor-motor harus sesuai dengan spesifikasi yang ditentukan Ardupilot. 

Spesifikasi konfigurasi yang diharapkan adalah seperti gambar ilustrasi di bawah ini (konfigurasi "+" di sebelah kiri dan konfigurasi "x" di sebelah kanan). 

Kit yang digunakan dalam tulisan ini mengikuti spesifikasi konfigurasi "x" seperti ilustrasi di sebelah kanan dari gambar di atas. Dari ilustrasi tersebut terlihat penamaan dan pemasangan motor-motor yang mengikuti spesifikasi dari Ardupilot, dan relatif terhadap "muka" drone. Motor 1, M1, adalah ccw (counter clock-wise) motor dan dipasang pada posisi kanan atas dari kerangka drone. Dalam hal ini, "muka" drone menghadap ke atas, seperti ilustrasi di atas. M2, juga ccw motor, dipasang pada posisi kiri bawah dari kerangka drone. M3, adalah cw (clock-wise) motor dan dipasang pada posisi kiri atas dari kerangka drone. Terakhir, M4, cw motor dan dipasang pada posisi kanan bawah dari kerangka drone. 

Konfigurasi seperti itu memastikan nantinya dalam pemasangan kabel sinyal atau signal dari motor, melalui ESC, ke flight controller tidak terjadi kesalahan. Dengan demikian flight controller dapat memberikan sinyal instruksi yang tepat untuk motor-motor yang terpasang sesuai konfigurasi. 

Tentukan terlebih dahulu, ke arah mana "muka" Ardupilot, yang juga muka drone, menghadap. Dalam gambar di bawah misalnya, "muka" drone menghadap ke arah dua kerangka lengan yang berwarna merah. 

Sebagai pemula dan untuk memudahkan, tentukan bahwa "muka" drone menghadap dan berada di antara dua kerangka lengan berwarna merah. Karenanya, motor-motor dipasang sebagai berikut. 

• M1, lengan merah kanan atas; 
• M2, lengan putih kiri bawah; 
• M3, lengan merah kiri atas, dan 
• M4, lengan putih kanan bawah. 

Harus diingat pula bahwa M1 dan M2 adalah motor-motor ccw, sementara M3 dan M4 adalah motor-motor cw.

 

Ikat keempat ESC pada bagian bawah lengan-lengan kerangka drone dengan zip tie, namun jangan terlalu ketat. Pasang lengan-lengan tersebut dengan menyambungkan pada platform bawah kerangka drone. Letakkan kabel-kabel yang menuju ESC diantara kerangka penyangga lengan drone. Jika Kit menggunakan power distribution board (PDB), PDB ini akan sendirinya berada di tengah platform bawah drone. Jika Kit menggunakan platform bawah drone sebagai PDB, cukup sambung dan kencangkan baut-baut penghubung antara platform bawah dan kerangka penyangga lengan drone.

Pasang motor-motor dan hubungkan dengan masing-masing ESC yang sudah terikat pada kerangka lengan drone. Jika kunci-L kurang membantu dalam pemasangan motor, disarankan menggunakan Allen wrench yang berbentuk obeng. 

 

Kembali ingat akan urutan motor-motor M1 sampai dengan M4 seperti yang sudah dijelaskan di atas. Ketiga kabel dari setiap motor, yang sudah terpasang pada kerangka lengan drone, harus dihubungkan dengan ketiga kabel keluaran dari setiap ESC. Lakukan ini untuk semua motor dan ESC yang terpasang pada lengan drone-nya masing-masing.

Pasang platform bagian atas drone dan kencangkan dengan baut-baut yang telah disediakan. Sampai saat ini, pemasangan kerangka, motor-motor dan ESC telah selesai dikerjakan.
Pada platform bagian atas ini, komponen-komponen drone selebihnya seperti flight controller, radio control (RC) receiver, GPS dan kompas sensor akan dipasang. Pemilihan platform atas ini tidak lain untuk memudahkan proses konfigurasi, instalasi dan pemasangan ulang komponen-komponen tersebut jika diperlukan. Akan sangat mudah dilakukan dibandingkan jika komponen-komponen tersebut terpasang pada platform bagian bawah. 

Sampai jumpa di bagian kedua (klik di sini) dari tulisan ini!

Selamat berkreasi dan selamat mengangkasa!