SeAMK Automaatiotekniikka 2

Seinäjoen Ammattikorkeakoulun opiskelijoiden kesken kisailtiin tänä vuonna ensimmäistä kertaa quad kopterin rakentamisen parissa. Kilpailuun osallistui automaatiotekniikan ja konetekniikan opiskelijoita.

 

 

 

Kisassa ryhmät lähtivät suunnittelemaan kopteria eri valmistusmenetelmiin nojaten. 3D-tulostamalla koko kopterin valmistanut ryhmä oli lopulta selvä voittaja.
Kilpailu alkoi siitä, että opettaja Pasi Junell antoi ryhmille kopteriin tarvittavan elektroniikan ja kertoi oppilailla olevan nyt vapaat kädet sen toteuttamiseen. Kilpailu alkoi jo syksyllä, mutta voittajaryhmä liittyi kilpailuun mukaan vasta helmikuussa. Ryhmällä oli siten aikaa ainoastaan 3kk,  jonka aikana tulisi suunnitella ja valmistaa mekaniikka, tehdä testaukset ja tarvittavat ohjelmoinnit. Arviointipäivänä kopterin pitäisi kuitenkin lentää automaatilla GPS-tallentimen sijaintitietoihin nojaten.

Kuva 1: Ryhmä, vasemmalta Jori-Pekka Harju, Carita Mäkelä, Toni Parkkinen, edessä Toivo Lepola

Vasemmalta Jori-Pekka Harju, Carita Mäkelä, Toni Parkkinen, edessä Toivo Lepola

Eri valmistusmenetelmiä

Kisassa oli mukana useita ryhmiä. Päämäärä kaikilla oli sama, mutta ryhmät lähtivät toteuttamaan projektia hyvinkin erilaisilla lähestymistavoilla. Toiset suunnittelivat kopterin runkoa alumiinista ja toiset puusta, mutta yksi ryhmä päätti nojata täysin 3D-tulostukseen. He olivat niin ikään ainoa ensimmäisen vuoden opiskelijoista koostuva ryhmä,  johon kuuluivat Jori-Pekka Harju, Carita Mäkelä, Toni Parkkinen ja Toivo Lepola

– Merkittävin ongelma oli se, ettei kenelläkään ryhmämme jäsenellä ollut kokemusta 3D-mallinnuksesta, kertoo ryhmän projektipäällikkö Lepola. Saimme alkuun lyhyen opastuksen Siemensin Solid Edge 3D-mallinnusohjelman käyttöön, jonka jälkeen jatkoimme opiskelua itsenäisesti Youtube tutoriaalien avustuksella.

Ryhmässä ei ollut varsinaisesti työnjakoa, vaan ”kaikki tekee kaikkea” mentaliteetti oli käytössä.

– Tuli todella paljon uutta ja mielenkiintoista asiaa, joten kukaan ei oikeastaan halunnut jäädä paitsi mistään vaiheesta. Onneksemme kaikki olivat kuitenkin projektin toteutuksesta samoilla linjoilla, joten ylimääräistä vääntöä ei siitä syntynyt ja kopterista tuli lopulta erinomainen, jatkaa Harju.

 

3D-mallinnus

Kisan alkaessa ryhmä istui alas ja teki karkean 2D-layoutin suunniteltavasta kopterista. Tämän jälkeen 3D-mallinnus vei mennessään ja ideoita tuli useita. Monta suunnittelijaa ja saman verran silmäpareja auttoivat huomaamaan useimmat suunnitteluvirheet jo mallinnusvaiheessa, eikä niitä siten edes lähdetty toteuttamaan. Eri osat jaettiin ryhmän kesken suunniteltaviksi, joten kopterissa näkyy kaikkien kädenjälki. Suunnitelmat etenivät usein vapaa-ajalla, sillä kouluaikana sitä tehtiin ainoastaan juuri projektikurssin tunneilla. Yhteenvetona suunnittelusta ja 3D-mallinnuksesta ryhmä kertoi oppineen yksinkertaisen olevan kaunista. Monet liian vaikeiksi menneet suunnitelmat päätyivätkin nopeasti roskakoriin.

2D-layout suunnitelma

2D-layout suunnitelma

– Kaikki tekivät 3D-mallinnusta ja esittivät ideoita, jonka jälkeen ne porukalla hyväksyttiin tai hylättiin. Välillä jäimme koulun jälkeen tekemään ja välillä sitä tehtiin kotona yksin tai porukassa. Projekti oli ylivoimaisesti kiinnostavin koulutehtävä tähän asti, joten motivaation suhteen ei ongelmia ollut, vaikka vapaa-aikaa välillä menikin, kertoo Parkkinen.

 

3D-tulostus

miniFactory-SeAMK2-5

3D-mallinnuksen lähdettyä sujumaan aloitettiin tutustumaan seuraavaan uuteen asiaan eli 3D-tulostukseen. Koululla on käytössä miniFactory 3D-tulostimia, jotka ovat oppilaiden keskuudessa kovassa käytössä. Ensimmäisiä kappaleita tulostettaessa aika kului lähinnä ihmetellessä, miten juuri 3D-mallinnettu oma suunnitelma lähti nappia painamalla valmistumaan oikeaksi esineeksi.

miniFactory-SeAMK2-8
miniFactory-SeAMK2-7

miniFactory-SeAMK2-6

– 3D-tulostettu prototyyppi antoi sekä uskoa omasta osaamisesta että paljasti suunnitteluvaiheessa huomaamatta jääneet virheet. Esimerkiksi moottorivarret ovat ensimmäistä revisiota, joten ne istuivat paikoilleen heti. Tuotekehitys oli avainroolissa muutamien osien kanssa, sillä koko ajan löytyi uusia ideoita ja parannuksia kokonaisuuteen liittyen. Kaikkea ei aikataulussa pysymisen vuoksi voitu toteuttaa. Kopterin 3D-tulostukseen meni kaiken kaikkiaan n.100 tuntia

 

Ohjelmointi

2kk myöhemmin kopterin kaikki osat oli tulostettu ja kokonaisuus todettu päällisin puolin toimivaksi. Seurasi opettajalta saadun elektroniikan asennus ja ohjelmointi Mission planner –ohjelman avulla. Säädettävänä oli useita parametrejä, jotka vaikuttavat kopterin käyttäytymiseen, ohjaamiseen ja kopterille asetettavan lentoreitin seuraamiseen.

Kopterin ohjelmointi Mission Planner - ohjelman avulla.

Kopterin ohjelmointi Mission Planner – ohjelman avulla.

– Koelentojen aikana kopteri tuli muutaman kerran alas kovalla vauhdilla, mutta samalla tuli todistetuksi miten kovaa ja kestävää käyttämämme PLA-materiaali on. Uusiksi ei tainnut mennä yhtään osaa. Ainoastaan akkukorista, joka tehtiin monta kertaa ohuemmaksi kuin mikään muu kopterin osista, putosi pohja, jonka kiinnitimme pikaliimalla takaisin. Ohjelmointiin kului aikaa kaikkiaan noin kuukausi ja viimeisenä iltana ennen arviointipäivää olimme koululla kymmeneen asti tekemässä viime hetken hienosäätöjä, avaa Parkkinen ohjelmoinnin vaiheita.

miniFactory-SeAMK2-12

Lopputulos

Arviointipäivän koittaessa ryhmän kopteri oli ylipäätään ainoa, joka nousi taivaalle. Lisäksi se lensi automaattisesti esiasetetun reitin GPS:n avulla ja ultraääni-anturin avulla se osasi laskeutua pehmeästi. Kaiken kruunasi tietysti kamera, jonka avulla maisemat tulivat kuvattua. Kopterin painoksi tuli 2,5kg, josta ryhmän mukaan rakennetta optimoimalla saisi pois vielä jopa 0,5kg. Lentoaika kopterilla on 10min ja korkeutta/etäisyyttä se ottaa kevyesti lain salliman määrän. Tätä korkeammalle sitä ei ole lennätetty. Juttua kirjoitettaessa myös muiden ryhmien kopterit ovat lentäneet tavoitteen mukaisesti.

miniFactory-SeAMK2-11

Ryhmän jäsenet olivat yhtä mieltä projektin antamasta opista ja pitivät sitä erittäin onnistuneena. Esiin nousivat mm. projektinhallintataidot, 3D-mallinnukseen perehtyminen sekä oman osaamisen soveltaminen johonkin konkreettiseen ja työelämää vastaavaan tehtävään.

– Kopterista ryhmä saa nauttia syksyyn asti, jonka jälkeen ne puretaan ja elektroniikka annetaan seuraavalle kurssille samaa tehtävää varten, päättää projekteja ohjannut opettaja Junell.

 

Opiskelijoiden tekemä video projektin eri vaiheista.

 

Ryhmän puolesta,
Toivo Lepola

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *