Radial Impeller สำหรับโดรน: เมื่อใบพัด Quadcopter ถูกคิดใหม่

โดรน Quadcopter จำเป็นต้องใช้ใบพัดหน้าตาแบบเดิมเสมอไปหรือไม่? โปรเจกต์ของ quadmovr ลองตั้งคำถามกับชิ้นส่วนที่ดูเหมือนวงการจะหาคำตอบได้ไปนานแล้ว ด้วยการเปลี่ยนจาก Propeller แบบทั่วไปมาเป็น Radial Impeller ที่พิมพ์ขึ้นด้วย 3D Printing แล้วนำไปทดลองบินจริง

สิ่งที่น่าสนใจไม่ใช่แค่ว่ามันบินขึ้นหรือไม่ แต่คือสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อรูปทรงใหม่ต้องแลกกับ น้ำหนักที่เพิ่มขึ้น Inertia ที่มากขึ้น และพื้นที่ผิวที่สร้าง Drag มากกว่าเดิม ขณะเดียวกันรูปแบบของเสียงและลักษณะทางกายภาพของ Impeller ก็ให้ประสบการณ์ที่ต่างออกไป

Quadcopter ของ quadmovr ที่ติดตั้ง radial impeller พิมพ์ 3D
Quadcopter ที่ทดลองเปลี่ยนจากใบพัดแบบทั่วไปมาใช้ Radial Impeller พิมพ์ 3D ภาพจากวิดีโอของ quadmovr ที่เผยแพร่ประกอบบทความ Hackaday
Key Takeaways
  • quadmovr ทดลองใช้ Radial Impeller แทนใบพัด Quadcopter แบบทั่วไป
  • ดีไซน์นี้เป็นการ Remix โมเดลของ Baba และปรับสำหรับมอเตอร์ 1750KV แบบ T-mount
  • Impeller ที่ใช้ในการทดลองพิมพ์ด้วย PETG
  • น้ำหนักตัวโดรนไม่รวมแบตเตอรี่เพิ่มจาก 141 กรัม เป็น 189 กรัมเมื่อเปลี่ยนมาใช้ Impeller
  • บทความระบุว่า Noise Profile ฟังน่าพอใจกว่า แต่ไม่มีการให้ค่าระดับเสียงเป็น dB
  • มวลและพื้นที่ผิวที่เพิ่มขึ้นมีข้อแลกเปลี่ยนด้าน Inertia และ Drag
  • การทดลองแสดงให้เห็นว่าแนวคิดนี้บินได้ แต่ไม่ได้แสดงว่าเหนือกว่าใบพัด 3 แฉกแบบทั่วไปด้าน Performance

Radial Impeller ตัวนี้คืออะไร?

ใบพัดโดรนที่เราเห็นกันทั่วไปทำหน้าที่สร้างแรงจากการหมุนในรูปแบบที่ Hackaday อธิบายว่า เป็นส่วนหนึ่งของกลุ่ม Axial Impeller แต่โปรเจกต์นี้เลือกเดินคนละทาง ด้วยการใช้โครงสร้างแบบ Radial Impeller ที่มีรูปร่างแตกต่างจาก Propeller ปกติอย่างชัดเจน

จุดตั้งต้นของการทดลองจึงไม่ใช่การบอกว่าใบพัดแบบเดิมผิดหรือไม่มีประสิทธิภาพ แต่เป็นการทดลองว่า Geometry อีกแบบหนึ่งจะให้พฤติกรรมอย่างไรเมื่อนำมาติดตั้งกับ Quadcopter จริง

Quadcopter ขณะจอดพร้อม radial impeller บนมอเตอร์ทั้งสี่ตำแหน่ง
มุมมองของ Quadcopter ขณะติดตั้ง Radial Impeller ซึ่งมีรูปทรงแตกต่างจากใบพัด 3 แฉกทั่วไปอย่างชัดเจน
มุมที่น่าสนใจสำหรับ Maker: การทำ Prototype ไม่จำเป็นต้องเริ่มจากการพิสูจน์ว่าของใหม่ “ดีกว่า” เสมอไป บางครั้งการทดลองเพียงเพื่อดูว่าแนวคิดที่ต่างออกไปสามารถทำงานจริงได้หรือไม่ ก็ทำให้เราเห็น Trade-off ที่ไม่ชัดเจนบนหน้าจอ CAD

ดีไซน์มาจากไหน?

Radial Impeller ที่ quadmovr ใช้ไม่ใช่ดีไซน์ที่เริ่มต้นจากศูนย์ Hackaday ระบุว่าเป็นการ Remix จากโมเดล Drone Radial Impeller Propeller ของ Baba โดย quadmovr ปรับแบบเพื่อให้เข้ากับมอเตอร์เป้าหมายแบบ 1750KV T-mount

ตัว Impeller ในการทดลองถูกพิมพ์ด้วย PETG ซึ่งทำให้โปรเจกต์นี้มีความน่าสนใจในอีกมุมหนึ่ง คือการใช้ 3D Printing เป็นเครื่องมือสร้างชิ้นส่วนที่มี Geometry ต่างจากชิ้นส่วนมาตรฐานเพื่อทดลองกับระบบจริง

ข้อมูลที่ Source ไม่ได้ให้: บทความไม่ได้ระบุ Layer Height, Infill, Nozzle Size, Print Temperature, Print Speed, Support Setting, Print Time หรือยี่ห้อ PETG ดังนั้นบทความนี้จะไม่สร้าง Print Settings เหล่านั้นขึ้นเอง

จุดที่เห็นชัดทันที: น้ำหนักเพิ่มขึ้น

ข้อเสียที่ Hackaday ชี้ให้เห็นทันทีคือ Radial Impeller ชุดนี้หนักกว่าใบพัดแบบปกติอย่างมาก เมื่อชั่งตัวโดรนโดยไม่รวม Battery Pack ตัวเลขที่รายงานมีดังนี้

Configuration น้ำหนักตัวโดรน ไม่รวม Battery ข้อมูลจาก Source
3D-printed Radial Impellers 189 g Hackaday
Standard 3-bladed Propellers 141 g Hackaday
ผลต่างจากน้ำหนักรวม 48 g คำนวณจาก 189 - 141

จากน้ำหนักรวมที่ Source ให้มา Configuration แบบ Radial Impeller หนักกว่า Configuration ใบพัด 3 แฉกอยู่ 48 กรัม

ข้อควรระวังเรื่องตัวเลข: Hackaday ระบุเพิ่มเติมว่า Weight Penalty อยู่ที่ 12.8 กรัมต่อ Impeller แต่เมื่อเทียบกับน้ำหนักรวม 189 กรัม และ 141 กรัม จะได้ผลต่างรวม 48 กรัม ซึ่งไม่สอดคล้องกับ 12.8 กรัมคูณ 4 อย่างสมบูรณ์ บทความนี้จึงเก็บตัวเลขทั้งสองชุดตาม Source และไม่แก้ค่าดังกล่าวเอง

Hackaday เชื่อมโยงน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นกับเวลาบินที่ลดลง แต่ Source ไม่ได้ให้ตัวเลข Flight Time ก่อนและหลังเปลี่ยน Impeller จึงไม่สามารถระบุได้ว่าลดลงกี่นาทีหรือกี่เปอร์เซ็นต์

แล้ว Radial Impeller ได้อะไรกลับมา?

1. Character ของเสียงที่แตกต่าง

จุดหนึ่งที่ Hackaday ให้ความเห็นในเชิงบวกคือ Noise Profile ของ Impeller ฟังน่าพอใจกว่าใบพัดแบบทั่วไป

อย่างไรก็ตาม คำว่า “น่าพอใจกว่า” เป็นการประเมินเชิงคุณภาพ Source ไม่ได้ให้ค่าระดับเสียงเป็น dB และไม่มีการวิเคราะห์ Frequency Spectrum ดังนั้นจึงไม่ควรตีความว่าการออกแบบนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่า “เงียบกว่า” ในเชิงการวัดทางวิศวกรรม

2. รูปทรงที่อาจรับมือการกระแทกได้ดีกว่า

Hackaday เปรียบเทียบลักษณะของ Impeller กับโดรนสำหรับมือใหม่ที่มีวงป้องกันรอบใบพัด และมองว่าโครงสร้างแบบนี้ควรมีความ Robust มากขึ้น

แต่ Source ไม่ได้ให้ Impact Test, Drop Test หรือ Durability Benchmark ดังนั้นประเด็นเรื่องความทนทานควรมองเป็นข้อสังเกตจากรูปแบบของดีไซน์ ไม่ใช่ผลทดสอบมาตรฐาน

สิ่งที่ต้องแลก: Mass, Inertia และ Drag

เมื่อชิ้นส่วนหมุนมีมวลเพิ่มขึ้น Hackaday ระบุว่ามันทำให้ Inertia เพิ่มขึ้นด้วย และสำหรับ Radial Impeller ชุดนี้ ยังมีพื้นที่ผิวสัมผัสอากาศมากกว่ารูปทรงใบพัดทั่วไป ซึ่งเพิ่ม Drag

นี่คือจุดที่ทำให้โปรเจกต์น่าสนใจในมุม Engineering เพราะดีไซน์หนึ่งชิ้นไม่ได้มีแค่ “ข้อดี” หรือ “ข้อเสีย” แยกออกจากกัน แต่การเปลี่ยน Geometry เพียงอย่างเดียว สามารถพา Trade-off หลายอย่างตามมาในเวลาเดียวกัน

สิ่งที่ Source ยืนยันได้
  • Radial Impeller ชุดนี้หนักกว่าใบพัดแบบปกติ
  • มวลที่เพิ่มขึ้นทำให้มี Inertia มากขึ้น
  • พื้นที่ผิวที่มากขึ้นเพิ่ม Drag
สิ่งที่ Source ไม่ได้ให้
  • Thrust
  • RPM
  • Motor Current
  • Power Consumption
  • Efficiency
  • Drag Coefficient
  • Flight Time เป็นตัวเลข

ดูมันบินจริง

สิ่งที่ทำให้โปรเจกต์นี้ต่างจาก Concept บน CAD คือ quadmovr นำ Impeller ไปติดตั้งกับ Quadcopter และบินให้เห็นจริงในวิดีโอ โดยมีการสาธิตทั้ง Configuration ที่ใช้ Radial Impeller และ Configuration ที่ใช้ Propeller แบบทั่วไป

วิดีโอ: quadmovr — This Drone Uses a Completely Different Kind of Propeller

สุดท้ายแล้วมันแทน Propeller แบบปกติได้ไหม?

จากข้อมูลที่ Source ให้มา คำตอบที่ปลอดภัยที่สุดคือ โปรเจกต์นี้พิสูจน์ให้เห็นว่า Radial Impeller สามารถนำไปติดตั้งและทำให้ Quadcopter บินได้ แต่ยังไม่มีข้อมูลเพียงพอที่จะสรุปว่ามันมี Performance ดีกว่าใบพัดมาตรฐาน

Hackaday เองให้ความเห็นว่าถึง quadmovr จะสามารถบินและทำ Maneuver ได้อย่างน่าสนใจด้วยทั้งสอง Configuration แต่ Propeller แบบ 3 แฉกทั่วไป ยังคงได้เปรียบเมื่อมองจากข้อแลกเปลี่ยนที่เกิดขึ้นในการทดลองนี้

ประเด็น Radial Impeller Standard 3-blade Propeller
บินได้จริงในวิดีโอ ใช่ ใช่
น้ำหนักตัวโดรนไม่รวม Battery 189 g 141 g
Noise Character Hackaday ให้ความเห็นว่าฟังน่าพอใจกว่า Source ไม่ได้ให้ค่าการวัดเปรียบเทียบ
ความ Robust บทความมองว่ามีแนวโน้ม Robust มากขึ้น Source ไม่ได้ให้ Durability Test
Inertia เพิ่มขึ้นจากมวลที่มากขึ้น Source ใช้เป็น Configuration อ้างอิง
Drag มีพื้นที่ผิวมากขึ้นและเพิ่ม Drag Source ไม่ได้ให้ค่าตัวเลข

Maker ได้อะไรจากการทดลองนี้?

ถ้ามองข้ามคำถามว่า “แบบไหนดีกว่า” โปรเจกต์นี้มีบทเรียนที่น่าสนใจมากสำหรับคนทำของ เพราะมันแสดงให้เห็นกระบวนการทดลองกับแนวคิดที่ต่างจากชิ้นส่วนมาตรฐาน

Prototype ที่ทำงานได้ ไม่ได้แปลว่าดีกว่าของเดิม

การทำให้ Quadcopter บินขึ้นด้วย Radial Impeller ถือเป็นผลลัพธ์ที่น่าสนใจ แต่การบินได้เป็นเพียงหนึ่งในเงื่อนไขของระบบเท่านั้น น้ำหนัก Inertia Drag และเวลาบินยังเป็นสิ่งที่ต้องพิจารณาพร้อมกัน

3D Printing ทำให้การทดลอง Geometry ใหม่เข้าถึงง่ายขึ้น

ในโปรเจกต์นี้ Impeller ถูกผลิตด้วยการพิมพ์ PETG และต้นแบบถูกเผยแพร่ผ่าน MakerWorld ทำให้เห็นบทบาทของ 3D Printing ในฐานะเครื่องมือสำหรับทดลองรูปทรงที่ต่างจากอะไหล่มาตรฐาน

การเปรียบเทียบต้องดู Trade-off ไม่ใช่ Feature เดียว

เสียงที่ผู้ทดลองรู้สึกว่าน่าพอใจกว่าอาจเป็นข้อดี แต่ในเวลาเดียวกันชิ้นส่วนก็หนักขึ้นและมี Drag มากขึ้น นี่เป็นตัวอย่างชัดเจนว่าการประเมินงาน Engineering ไม่ควรมองเพียง Feature เดียวแยกออกจากทั้งระบบ

มีไฟล์ 3D แล้ว อยากลองทำเองต้องรู้อะไร?

Hackaday ลิงก์ไปยังโมเดลของ quadmovr บน MakerWorld รวมถึงโมเดลต้นทางของ Baba ที่ถูกนำมา Remix ดังนั้นผู้ที่ต้องการศึกษารูปทรงสามารถเปิดดูต้นฉบับได้โดยตรง

Safety: โปรเจกต์นี้เกี่ยวข้องกับมอเตอร์และชิ้นส่วนที่หมุนด้วยความเร็วสูง บทความต้นฉบับไม่ได้ให้ขั้นตอนทดสอบเพื่อความปลอดภัยหรือค่าขีดจำกัด RPM จึงไม่ควรตีความบทความนี้เป็นคู่มือรับรองความปลอดภัยสำหรับการนำไฟล์ไปติดตั้งกับโดรนทุกแบบ ควรตรวจสอบแบบ มอเตอร์ การยึดชิ้นส่วน และแนวทางทดสอบของต้นฉบับก่อนใช้งานจริง

หากมีไฟล์ STL หรือโมเดล 3D ที่ต้องการทำ Prototype สามารถสอบถามทีม Globalbyte เพื่อช่วยประเมินบริการพิมพ์ 3D ได้ โดยรายละเอียดวัสดุ ขนาด และเงื่อนไขการใช้งานควรพิจารณาเป็นรายงาน

FAQ: คำถามที่พบบ่อย

1. Radial Impeller ในโปรเจกต์นี้คืออะไร?

เป็นชิ้นส่วนหมุนรูปแบบหนึ่งที่ quadmovr ทดลองนำมาใช้แทน Propeller แบบทั่วไปของ Quadcopter โดยมี Geometry ที่แตกต่างจากใบพัดมาตรฐานอย่างชัดเจน

2. ดีไซน์นี้เป็นของ quadmovr ทั้งหมดหรือไม่?

ไม่ทั้งหมด Hackaday ระบุว่าดีไซน์ของ quadmovr เป็นการ Remix จากโมเดล Drone Radial Impeller Propeller ของ Baba

3. ออกแบบมาสำหรับมอเตอร์แบบไหน?

Hackaday ระบุว่าโมเดลของ quadmovr ถูกปรับเพื่อให้เข้ากับ 1750KV T-mount motor

4. Impeller พิมพ์ด้วยวัสดุอะไร?

Source ระบุว่า Impeller ที่ใช้ในการทดลองพิมพ์ด้วย PETG

5. Radial Impeller หนักกว่าใบพัดปกติเท่าไร?

น้ำหนักโดรนไม่รวม Battery อยู่ที่ 189 กรัมเมื่อใช้ Radial Impeller และ 141 กรัมเมื่อใช้ใบพัด 3 แฉกแบบมาตรฐาน จึงต่างกัน 48 กรัมจากตัวเลขรวมที่ Source ให้มา

6. แล้วตัวเลข 12.8 กรัมต่อ Impeller คืออะไร?

Hackaday ระบุ Weight Penalty ไว้ที่ 12.8 กรัมต่อ Impeller แต่ค่าดังกล่าวไม่สอดคล้องกับผลต่างของน้ำหนักรวม 189 และ 141 กรัมอย่างสมบูรณ์ บทความนี้จึงเก็บตัวเลขตาม Source และไม่ปรับแก้เอง

7. Radial Impeller เงียบกว่า Propeller ปกติหรือไม่?

Hackaday ให้ความเห็นว่า Noise Profile ฟังน่าพอใจกว่า แต่ Source ไม่ได้ให้ค่าระดับเสียงเป็น dB จึงยังสรุปเชิงการวัดไม่ได้ว่าเงียบกว่ากี่ระดับ

8. แข็งแรงกว่าใบพัดปกติหรือไม่?

Hackaday มองว่ารูปแบบของ Impeller น่าจะ Robust มากขึ้น คล้ายกับ Propeller ที่มีวงป้องกัน แต่ Source ไม่ได้ให้ Impact Test หรือ Durability Benchmark

9. Flight Time ลดลงเท่าไร?

Source ระบุว่าน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นส่งผลให้เวลาบินลดลง แต่ไม่ได้ให้ตัวเลข Flight Time ก่อนและหลังการเปลี่ยน Impeller

10. Radial Impeller มี Thrust หรือ Efficiency เท่าไร?

Source ไม่ได้ระบุ Thrust, Efficiency, Power Consumption, Motor Current หรือ RPM

11. ใช้ Print Settings อะไร?

Source ที่ให้มาไม่ได้ระบุ Layer Height, Infill, Nozzle, Temperature, Print Speed หรือ Support Setting ควรตรวจสอบข้อมูลจากหน้าโมเดลต้นฉบับก่อนพิมพ์

12. Radial Impeller ดีกว่า Propeller แบบปกติหรือไม่?

Source แสดงว่ามันสามารถบินได้จริง แต่ไม่ได้ให้ข้อมูลเพียงพอที่จะสรุปว่า Performance โดยรวมเหนือกว่าใบพัด 3 แฉกมาตรฐาน และ Hackaday ให้ความเห็นว่า Propeller แบบปกติยังมีข้อได้เปรียบในการเปรียบเทียบครั้งนี้

References / แหล่งข้อมูลต้นฉบับ

จากไอเดียบนจอ สู่ Prototype ที่จับต้องได้

ถ้าคุณกำลังทำโปรเจกต์ Maker, Electronics หรือมีไฟล์ 3D ที่อยากลองพัฒนาเป็น Prototype สามารถพูดคุยกับทีม Globalbyte เพื่อสอบถามอุปกรณ์หรือบริการที่เหมาะกับโปรเจกต์ได้

ช้อปสินค้า / บริการ เข้ากลุ่ม Community สอบถามผ่าน LINE OA
Disclaimer: บทความนี้เป็นการสรุปและเรียบเรียงจากแหล่งข้อมูลภาษาอังกฤษ อาจมีความคลาดเคลื่อน กรุณาตรวจสอบ Source ต้นฉบับก่อนลงมือทำ โปรเจกต์นี้เกี่ยวข้องกับมอเตอร์และชิ้นส่วนหมุนความเร็วสูง ขณะที่ Source ไม่ได้ให้ค่าขีดจำกัด RPM, ขั้นตอนทดสอบเพื่อความปลอดภัย หรือ Print Settings ครบถ้วน นอกจากนี้ ตัวเลข Weight Penalty 12.8 กรัมต่อ Impeller ที่ Hackaday ระบุยังไม่สอดคล้องกับผลต่างน้ำหนักรวม 189 กรัมและ 141 กรัมอย่างสมบูรณ์ จึงควรตรวจสอบแหล่งข้อมูลต้นฉบับเพิ่มเติมก่อนนำไปใช้งานจริง

Blog posts