I nte rna t io na l J o urna l o f   Ro bo t ics a nd   Aut o m a t io n   ( I J RA )   Vo l.   5 ,   No .   3 Sep tem b er   201 6 ,   p p .   205 ~ 212   I SS N:  2089 - 4856           205       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I J RA   Desig n and  F a bri ca tion o Vo ice  C o ntrolled  Un m a n ned   Ae ria Vehicle       S.  Sa k t h i A na nd R.   M a t hiy a za g ha n   De p a rtme n o f   P r o d u c ti o n   T e c h n o lo g y ,   A n n a   Un iv e rsity ,   M IT   Ca m p u s Ch e n n a i,   T a m il   Na d u       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   A p r   27 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   J u l   2 6 ,   2 0 1 6   A cc ep ted   A u g   12 ,   2 0 1 6       Un m a n n e d   A e rial  V e h icle h a v e   g a in e d   w e ll   k n o w n   a tt e n ti o n   i n   re c e n y e a rs   f o a   n u m e ro u a p p li c a ti o n su c h   a m il it a r y ,   c iv il ian   su rv e il lan c e   o p e ra ti o n a w e ll   a se a r c h   a n d   re sc u e   m issio n s.  T h e   UA V a re   n o c o n tro ll e d   b y   p ro f e ss io n a p il o ts  a n d   u se rs  h a v e   les a v iatio n   e x p e rien c e .   Th e re f o re   it   se e m to   b e   p u rp o se f u to   sim p li fy   th e   p ro c e ss   o f   a ircra f c o n tro ll in g .   T h e   o b jec ti v e   is  to   d e sig n ,   f a b rica te  a n d   im p lem e n a n   u n m a n n e d   a e r ial  v e h icle   w h ich   is  c o n tro ll e d   b y   m e a n o f   v o ice   re c o g n it io n .   I n   th e   p ro p o s e d   sy st e m ,   v o ice   c o m m a n d s are   g iv e n   to   th e   q u a d c o p ter t o   c o n tro it   a u t o n o m o u sly .   T h is   s y ste m   is  n a v ig a ted   b y   th e   v o ice   in p u t.   T h e   c o n tro sy ste m   re sp o n d to   t h e   v o ice   in p u b y   v o ice   re c o g n it io n   p ro c e ss   a n d   c o rre sp o n d i n g   a lg o rit h m m a k e   th e   m o to rs  to   ru n   a sp e c if ied   s p e e d w h ich   c o n tro ls  th e   d irec ti o n   o f   th e   q u a d c o p ter.   K ey w o r d :   A r d u i n o   F lig h c o n tr o ller   Qu ad co p ter   T h r u s t   Vo ice  r ec o g n itio n   Co p y rig h ©   201 6   In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   S.  Sak t h An an d ,   Dep ar t m en t o f   P r o d u ctio n   T ec h n o lo g y   An n Un i v er s i t y ,     MI T   C am p u s C h en n ai,   T a m il   Nad u .   E m ail:  s a k t h ia n an d s a@ g m ail. co m         1.   I NT RO D UCT I O N   T h Qu ad co p ter   is   an   em er g i n g   U n m an n ed   A er ial  V e h icle   w h ich   is   li f ted   an d   p r o p elle d   b y   f o u r   r o to r s q u ad co p ter   u s es  f o u r   m o to r s   an d   p r o p eller s   to   cr ea t th r u s a n d   g i v th to tal  lift.   T w o   m o to r s   r o tate  in   co u n ter   clo c k w i s d ir ec tio n   a n d   th e   o th er   t w o   m o to r s   r o tate  in   clo c k w i s d ir ec tio n .   T h is   co n f ig u r atio n   ca u s e s   t h to r q u f r o m   ea c h   m o to r   to   ca n ce b y   t h co r r es p o n d in g   m o to r   r o tatin g   i n   t h e   o p p o s ite  d ir ec tio n .   T h d if f er e n ce   o f   q u ad co p ter s   f r o m   h el ico p ter s   is   th at   i n   o r d er   to   co n tr o p itch ,   y a w ,   a n d   r o ll  th p ilo t   u s e s   v ar iab le  th r u s b et w ee n   th f o u r   m o to r s .   T h er is   n o   s in g le  l ar g co llectiv p itch   r o to r   o r   tail  r o to r   th at  is   u s ed   to   m a n o eu v r co n v e n tio n a h el ico p ter .   B y   p r ec is el y   s p in n i n g   t h ese   f o u r   p r o p eller s   o f   q u ad co p ter   at  d if f er e n s p ee d s ,   all   th e   co m m o n   d ir ec tio n al  m o v e m e n ts   o f   q u ad co p ter   ar attain ab le  -   Ho v er ,   f o r w ar d /b ac k w ar d   m o v e m en t,   le f t/ri g h m o v e m e n t,  an d   y a ( tu r n   r ate)   m o v e m e n t.       2.   M E T H O DO L O G Y   2 . 1 .   Wo rking   o f   Vo ice  co ntr o lled Q ua dco pte r   Qu ad co p ter s   ar co m m o n l y   c o n tr o lled   b y   R C   m e th o d .   T h v e h icle  is   n a v i g ated   ac co r d in g   to   t h e   in p u f r o m   th tr an s m itter   b y   g iv in g   ap p r o p r iate   th r o ttle,  p it ch ,   y a w   a n d   r o ll  v alu es  m an u all y .   I n   s u c h   ca s es   th er is   lo s s   in   tr a n s m i s s io n   an d   s o   th q u ad co p ter   tak es  s o m ti m to   r esp o n d   to   th s i g n al.   A p ar f r o m   th i s   co n v e n tio n al  m et h o d ,   it  ca n   b co n tr o lled   b y   i n ter f ac i n g   v o i ce   co m m a n d s   an d   tr an s m itti n g   u s in g   R m o d u le.   T h b alan cin g   a n d   le v eli n g   co n d itio n   d u r i n g   f li g h i s   s e n s ed   u s i n g   s en s o r s   n a m el y   ac ce ler o m eter s   a n d   g y r o s co p es,  an d   it s   o u tp u t o f   t h s e n s o r s   is   u s ed   i n   s m o o t h   l ev eli n g .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   IJ RA    Vo l.   5 ,   No .   3 Sep tem b er   201 6 :   2 0 5     2 1 2   206   2 . 2 .   B lo ck   dia g ra m   f o Vo ice  co ntr o l Sy s t e m   o f   UAV           Fig u r e   1 .   B lo ck   d iag r a m   f o r   tr an s m itt in g   m o d u le           Fig u r e   2 .   B lo ck   d iag r a m   f o r   r ec eiv i n g   m o d u le       3.   DE S I G O F   Q UAD CO P T E M O DE L   T h t y p f r a m u s ed   i n   t h q u ad co p ter   s h o u ld   b th i n ,   li g h t   w ei g h t   an d   s tr o n g   e n o u g h   to   w it h s tan d   d ef o r m atio n   a n d   lo ad s .   Usu all y   t h f r a m es  ar i n d icate d   as  m o to r   to   m o to r   d is tan ce   o r   th d ia m ete r   o f   t h cir cle   o f   f r a m ar ea .   T h d ia m eter   o f   t h e   cir cle  o f   f r am ar ea   f o r   m i n ae r ial   v eh icl r an g es  b et w ee n   ¼   m etr an d   1   m etr e.   Fo r   th m i n ae r ial  v e h icle  ½   m etr ar ea   is   ch o s e n   f o r   ap p lica tio n .   T h d iag o n al  d is ta n ce   f r o m   m o to r   h u b   to   m o to r   h u b   is   th is   p r o j ec is   th er ef o r 4 5 0 m m .   A t h ce n tr o f   t h f r a m e,   p late  o r   b ed   is   attac h ed   f o r   r esti n g   o f   o n - b o ar d   co n tr o ller s ,   b atter y   an d   o th er   elec tr o n ic  co m p o n e n ts .   W h en   t h f r a m is   s u b j ec ted   to   b en d in g   o r   t w i s tin g   lo ad ,   th am o u n o f   d ef o r m at io n   is   r elate d   to   th cr o s s - s ec tio n al  s h ap s ec tio n .   T h s tiff n ess   o f   t h s o lid   s tr u ctu r is   les s er   th an   t h h o llo w   s tr u ct u r e.     T h to r s io n al  s ti f f n es s   o f   clo s ed   s q u ar cr o s s - s ec tio n   is   g r ea ter   t h an   th e   clo s ed   cir c u la r   s ec tio n .   T h er e f o r clo s ed   s q u ar cr o s s   s ec tio n al  h o llo w   f r a m is   u s ed .   T h is   r ed u ce s   o v er all  w ei g h t.  T h s ti f f n e s s   ca n   b v ar ied   b y   c h an g i n g   cr o s s - s ec tio n al   p r o f ile  d i m e n s io n s   an d   w all  t h ick n e s s .   T h er ef o r b o x   t y p e   f r a m i s   c h o s e n .   T h q u ad c o p t er   v ir tu al   m o d el   w it h   m o to r s   an d   p r o p eller s   ass e m b l y   i s   d esig n ed   u s i n g   C A T I A   s o f t w ar as  s h o w n   in   Fig u r e   3 .         Fig u r 3 .   Qu ad co p ter   Vir tu al  m o d el     T h p ar am eter s   o f   t h q u ad co p ter   f r a m ar s h o w n   in   T ab le. 1   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ RA   I SS N:  2089 - 4856       Desig n   a n d   F a b r ica tio n   o f V o i ce   C o n tr o lled   Un ma n n ed   A eria l V a h icle   ( S .   S a kth i A n a n d )   207   T ab le   1 .   Qu ad co p ter   Fra m P a r a m eter s   No   P a r a m e t e r s   S p e c i f i c a t i o n   1.   A r m L e n g t h   ( F o u r   a r m s)   2 0 5   mm   2.   A r d i me n s i o n s   ( w i d t h ,   h e i g h t   a n d   t h i c k n e ss )   1 2   ×   1 2   ×   0 . 5 m m   3.   C e n t r a l   f r a me   P l a t e   d i me n s i o n s   ( l e n g t h ,   b r e a d t h   a n d   t h i c k n e s s)   1 1 0   ×   1 1 0   ×     1 mm   4.   M o t o r   t o   m o t o r   d i s t a n c e   4 5 0   mm   5.   F a s t e n i n g   S c r e w   a n d   n u t   d i me n s i o n s   2 mm   d i a me t e r ,   1 5   m m l e n g t h .   6.   D r i l l   s i z e   2   m m   h o l e   s i z e   ( a l l   h o l e s)   7.   T o t a l   w e i g h t   2 1 6   g       3 . 1 .   P ro pu ls io n Sy s t e m   T h p r o p u l s io n   s y s te m   co n s is t s   o f   m o to r s ,   p r o p eller s ,   E lectr o n ic  Sp ee d   C o n tr o ller s   ( E SC s ) ,   b atter ies   an d   p r o p eller s .   B o th   th e   m o to r   an d   p r o p eller   co m b in atio n   p r o d u ce s   t h r u s t a n d   m o v es  th e   v eh icle  u p w ar d s .   A s   th esti m ated   all  u p   w eig h is   co n s id er ed   to   b 1 . 5   k g ,   th th r u s r eq u ir e m e n f r o m   f o u r   m o to r s   s h o u ld   b e   d o u b le  th at   o f   1 . 5   k g .   T h er e f o r ea ch   m o to r   s h o u ld   b a b le  to   p r o d u ce   8 5 0 g   o f   t h r u s f o r ce .   Mo to r s   ar s elec ted   b ased   o n   th eir   Kv   r ati n g .   I t is ca lc u lated   b y   t h f o r m u la     R P Kv   r atin g   ×  Vo ltag i n p u t         Su b s ti tu t in g   t h v al u es o f   R P an d   Vo ltag i n p u t,         Kv   r atin g   1 0 3 7 8 /1 1 . 1     9 3 5   Kv .     P r o p eller   is   ty p o f   f an   w h ich   tr an s m its   p o w er   b y   co n v e r tin g   r o tatio n a m o tio n   i n to   t h r u s t.  T h A P C   b r an d   p r o p eller s   ar o f   g o o d   q u alit y   an d   ar u s ed   in   m an y   q u ad co p ter s .   P r o p eller s   ar g en er all y   t w i s ted   alo n g   t h le n g t h   o f   th b lad es .   T h is   is   to   en s u r w h e th er   t h an g le  o f   attac k   o f   t h b lad es  is   k ep r elativ el y   co n s ta n alo n g   t h eir   le n g th .   T h t w i s ted   p o r tio n   o f   t h p r o p eller   is   g en er all y   ter m ed   as  p it ch .   T h p r o p eller   is   s p ec if ied   o n   t h b asis   o f   i ts   p it ch   an d   d ia m eter   i n   i n ch e s .     P o w er   ( W atts )   Kp ×D 4 ×P ×RP M 3              W h er Kp   is   th p r o p eller   co n s ta n ( 1 . 1 1   f o r   A P C   p r o p eller s ) ,   is   th d ia m eter   o f   t h p r o p eller   in   f ee t,  P   is   th p itch   o f   th p r o p eller   in   f ee an d   R P is   th r o tatio n s   p er   m in u te  in   t h o u s an d s .   T h p r o p eller   is   to   b ch o s en   w h ic h   ab s o r b s   p o w er   o f   2 0 0 W atts   at  1 0 3 7 8   R PM.   Su b s ti tu t in g   t h v al u es,  w g et           0 . 4 3 9   1 0   in ch .       Static  T h r u s C alc u lato r   s o f t w ar is   u s ed   to   ca lcu late  Static  T h r u s v alu e s   an d   p o w er   r eq u ir ed   f r o m   t h e   b atter y   s o u r ce .   I t is in d icate d   i n   Fi g u r e   4.             Fig u r e   4 .   Static T h r u s t Ca lcu l ato r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   IJ RA    Vo l.   5 ,   No .   3 Sep tem b er   201 6 :   2 0 5     2 1 2   208   T h m o to r   an d   p r o p eller   o f   th ab o v co n f ig u r atio n   w ill   b ab le  to   p r o d u ce   s tatic  t h r u s o f   1 . 3 2   Kg   an d   r eq u ir ed   p o w er   is   2 3 8   w at ts .   Als o   th e s ti m ated   f l y i n g   s p ee d   is   3 7   m iles   p er   h o u r .     3 . 2 .   E lect ro nic  Sp ee Co ntr o llers   T h f u n ctio n   o f   th e   elec tr o n ic   s p ee d   co n tr o ller s   i s   to   g et  t h e   o u tp u t   s i g n a f r o m   t h f li g h co n tr o ller   an d   p r ec is el y   co n tr o th s p e ed   o f   th m o to r .   I s u p p lies   p o w er   f r o m   b atter y   a n d   it  v ar i es  ac co r d in g   to   th e   in p u t   s i g n al.   I al s o   h a s   B att er y   E li m i n ated   C ir c u it.  B E C   s u p p lie s   5 o u tp u f r o m   E SC   t h at   p o w er s   u p   r ec eiv er   an d   Fli g h co n tr o ller .   E ac h   m o to r   is   co n n ec ted   to   an   elec tr o n ic  s p ee d   co n tr o ller .   T h ey   g i v s m o o t h   lin ea r   t h r o ttle  co n tr o a n d   f ast  r esp o n s e   to   th e   th r o ttle  in p u t.  T h elec tr o n ic  s p ee d   co n tr o ller   is   s elec ted   b ased   o n   its   Am p er r atin g .   T h is   s h o u ld   b g r ea ter   th an   a m p er r atin g   o f   t h m o to r .     E SC   r atin g   ( 1 . 2   to   1 . 5 )   ×  m a x .   Am p er r atin g   o f   m o to r                         = 1 . 5   × 1 5 A   2 2 . 5   A .     3 . 3 .   B a t t er y   L it h i u m   P o l y m er   b atter ies  ar e   u s ed   in   q u ad co p ter .   T h ese  ce lls   ca n   p r o d u ce   a n   e n o r m o u s   a m o u n o f   cu r r en t,  n ee d ed   f o r   t h b r u s h l ess   m o to r s .   T h ese  b atter ies  ar r ec h ar g ea b le,   ca n   las lo n g e r ,   h av lo w   w ei g h an d   h i g h   v o lta g ca p ac it y   co m p ar ed   to   o th er   t y p o f   b atter ies.   T h ese  b atter ies  ar av aila b le  as  3 . 7 p er   ce ll.   T h ese  b atter ies  ar r ated   b ased   h o n   t h eir   C - r ati n g .   C - r atin g   s p ec i f ies  h o w   f ast  b atter y   ca n   d i s ch ar g e.   2 0 0 0 m A h   b atter y   w it h   1 2 C   r a tin g   w o u ld   d i s ch ar g 1 2   ti m e s   its   ca p ac it y   i.e .   2 4 0 0 0 m Ah   f o r   1 /1 2 th   o f   an   h o u r .   T h ese  b atter ies p r o v id b u r s t c u r r en t a n d   C - r ati n g s   ar s p ec i f ied   as p er   b u r s t c u r r en ts .   Ma x i m u m   c u r r en w it h d r a w n   b y   m o to r s     n o .   o f   m o to r s   ×  m a x i m u m   c u r r en t     w it h d r a w n   b y   s in g le  m o to r   =4   ×1 5 A   6 0 A .     3 . 4 .   F lig ht  Co ntr o ller   f l ig h co n tr o l ler   is   m icr o co n tr o ller   o n   w h ic h   s u itab le  s en s o r s   a n d   w ir ele s s   co m m u n i ca tio n   ar e   in ter f ac ed   t h at  co n tr o ls   th s p ee d s   o f   th m o to r   b y   r ec ei v i n g   th v alu e s   f r o m   tr a n s m itter   an d   f ee d b ac k   f r o m   s en s o r s .   T h A r d u i n o   Un o   is   b ased   o n   th A T m e g a3 2 8 ,   w h ic h   ca n   b u s ed   as  f li g h c o n tr o ller .     I h as  1 4   d ig ital  i n p u t/o u tp u p i n s ,   o f   w h ic h   6   ca n   b u s ed   as  P W o u tp u ts ,   6   a n alo g   i n p u t s ,   1 6   MH cr y s ta l   o s cillato r   f o r   f aster   p er f o r m a n ce .   I t o cc u p ies less   w ei g h t a r o u n d   2 0 g .     3 . 5 .   I nert ia l M ea s ure m ent   Unit   An   i n er tial   m ea s u r e m e n u n it   w o r k s   b y   d etec ti n g   t h c u r r en r ate  o f   ac ce ler atio n   u s i n g   o n o r   m o r ac ce ler o m eter s   in   al ax e s .   I d etec ts   ch a n g e s   in   r o tatio n a l   attr ib u tes  li k p itch ,   r o ll  a n d   y a w   u s i n g   o n o r   m o r g y r o s co p es.    T h MP U   6 0 5 0   is   6   DOF  o r   s ix   ax is   I MU   s en s o r ,   w h ich   m ea n s   t h at  it  g i v es  s i x   v al u es   as  o u tp u t.   T h r ee   v alu es  ar g iv e n   f r o m   t h ac ce ler o m eter   a n d   th r ee   ar g iv e n   f r o m   t h g y r o s co p e.   T h is   ch ip   u s es  I 2 C   ( I n ter   I n te g r ated   C ir c u it)  p r o t o co f o r   co m m u n icat io n I t s   p u r p o s is   to   s tab il ize  t h air cr af d u r in g   f li g h t.  T o   d o   th is   it  ta k es  t h s ig n al  f r o m   t h th r ee   g y r o s   o n   t h b o ar d   ( r o ll,  p itch   an d   y a w )   an d   f e ed s   th i n f o r m atio n   in to   th I n te g r ated   C ir c u it.  T h is   t h en   p r o ce s s e s   th i n f o r m atio n   ac co r d in g   to   th p r o g r am   an d   s e n d s   o u a   co n tr o l   s ig n al  to   t h E lectr o n ic  Sp ee d   C o n tr o ller s   w h ic h   ar p lu g g ed   o n to   th b o ar d   an d   al s o   co n n ec ted   to   th e   m o to r s .   Dep en d in g   u p o n   t h s ig n a f r o m   t h I C   t h E SC s   w il e it h er   s p ee d   u p   o r   s lo w   d o w n   th e   in   o r d er   to   estab lis h   lev el  f li g h t.     3 . 6 .   RF   m o d ule   T h R m o d u le  co m p r is e s   o f   an   R T r an s m itter   an d   a n   R R ec ei v er .   T h tr an s m itter   a n d   r ec eiv er   ( T x /R x )   p air   o p e r ates  at  f r e q u en c y   r a n g o f   4 3 4   MH z.   An   R tr an s m itter   r ec eiv es  s er i al  d ata  an d   tr an s m it s   it  w ir eles s l y   t h r o u g h   R th r o u g h   its   a n te n n co n n ec ted   at  p i n 4 .   T h tr an s m i s s io n   o cc u r s   at   th r ate  o f   1 Kb p s   -   1 0 Kb p s . T h tr an s m i tted   d ata  is   r ec eiv ed   b y   an   R r ec eiv er   o p er atin g   at  th s a m f r eq u e n c y   as  t h at  o f   t h e   tr an s m itter .   T h R F   m o d u le  i s   u s ed   w i th   p air   o f   e n co d er   o r   d ec o d er .   T h en co d er   is   u s ed   f o r   e n co d in g   p ar allel  d ata  f o r   tr an s m i s s io n   f ee d   w h i le  r ec ep tio n   is   d ec o d ed   b y   d ec o d er .       T h ass e m b l y   a n d   co n n ec tio n s   o f   th v ar io u s   elec tr o n ic  co m p o n en ts   o f   th Q u ad co p ter   i s   s h o w n   i n   Fig u r e   5 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ RA   I SS N:  2089 - 4856       Desig n   a n d   F a b r ica tio n   o f V o i ce   C o n tr o lled   Un ma n n ed   A eria l V a h icle   ( S .   S a kth i A n a n d )   209       Fig u r e   5 .   E lectr o n ic  C o m p o n e n ts   C o n n ec tio n           Fig u r e   6 .   Fab r icate d   Qu ad co p t er   m o d el       4.   T H RUS T   CA L CUL AT I O N   T h to tal  m a s s   o f   t h q u ad co p ter   is   esti m ated   in   T ab le  2 .       T ab le  2 .   Ma s s   o f   th co m p o n e n ts     Pa r t s   W e i g h t   ( g )   1.   C e n t r a l   F r a me   a n d   a r ms   2 1 6   2.   M o t o r s (4 )   2 2 0   3.   P r o p e l l e r s (4 )   40   4.   El e c t r o n i c   S p e e d   C o n t r o l l e r s (4 )   95   5.   F l i g h t   C o n t r o l l e r   40   6.   B a t t e r y   1 9 0   7.   R e c e i v e r   a n d   o t h e r   se n so r s   1 0 0     T O TA L   9 0 1       T h to tal  e m p t y   m as s   est i m a t ed   f r o m   t h ab o v e   tab le  is   ab o u 9 0 1   g r a m s .   A s   t h e x p ec ted   p ay lo ad   ca p ac it y   is   co n s id er ed   as  3 0 0   g r a m s ,   th q u ad co p ter   s h o u ld   b ab le  to   f l y   w it h   to tal  m ass   o f   ar o u n d   1 2 0 0   g r a m s .   T h th r u s t o f   th q u ad co p ter   [4]   is   g iv e n   b y   th eq u ati o n     T   πD 2 ρ v Δ v /4     W h er T   is   T h r u s t in   N,   i s   P r o p e ller   d iam eter   in   m ,   ρ  is   De n s it y   o f   t h air     1 . 2 2   k g / m 3 A l s o     Δ V/2     W h er is   th v elo cit y   o f   air   at  th p r o p eller ,   Δ is   th v e lo cit y   o f   t h air   ac ce ler ated   b y   p r o p eller .       Su b s ti tu t in g ,   w g et,       T   πD 2 ρ ( Δ v ) 2 /8   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   IJ RA    Vo l.   5 ,   No .   3 Sep tem b er   201 6 :   2 0 5     2 1 2   210   B u t p o w er     P   T ( Δ V) /2     Su b s ti tu t in g   t h v al u o f   Δ V     T   [ π /2 D 2 ρ( P 2 ) ] 1/3     T h er ef o r e,   to tal  m as s   li f ted   b y   th q u ad co p ter   v eh icle  i s   ca lc u lated   as     m   T h r u s t/ a cc eler atio n   d u t o   g r av it y   T /g   m   [ π/2 D 2 ρ ( P 2 )] 1/3 /g     Su b s ti tu t in g   t h v al u es,  w g et       m   1 . 7 3 9   k g          E m p t y   Ma s s   o f   Q u ad co p ter   ( 1 . 1 0 0   k g )   P ay lo ad   ( 6 3 9   g r a m s ) .     T h r esu lt s   o f   t h t h r u s ca lcu l atio n   o f   t h Q u ad co p ter   s h o w   th at  it  w o u ld   b ca p ab le  o f   f l y in g   w it h   a   m i n i m u m   p a y lo ad   o f   5 3 9   g r am s   s af el y .       5.   I NT E RF AC I N G   VO I C E   RE CO G N T I O M O DULE   T h ai m   o f   v o ice  r ec o g n itio n   is   to   a n al y ze   a   w o r d   o r   p h r a s e   th at   is   p ick ed   u p   b y   m icr o p h o n a n d   r ec o r d   it in   tex t f o r m   o n to   co m p u ter   o r   m icr o co n tr o ller   s o   th at  it c an   b u s ed .     T h is   m o d o f   o p er atio n   tak es  p lace   in   t w o   p h a s es.   1)   T h ac o u s tic  s ig n al  is   e x tr ac te d   an d   b r o k en   d o w n   in to   3 0 m i cr o s ec o n d   s eg m e n t s   f o r   an al y s is .   Fo r   ea ch   o f   th ese  s eg m e n ts ,   a n   ac o u s tic  i m ag i s   ex tr ac ted .   T h is   is   v e cto r   o f   th m ai n   ch ar ac ter i s tic s   o f   th s ig n al.   2)   C o r r esp o n d in g   to   th is   s i g n al,   p h o n e m e   f o r   ea c h   s e g m e n i s   d eter m in ed .   T h p h o n e m is   t h s m alle s u n i t   o f   s p o k e n   la n g u a g e.   T h E n g l is h   lan g u ag i s   m ad o f   4 4   to   4 7   p h o n e m es.  Fo r   ea ch   s e g m e n o f   s i g n a l,  th e   p r o g r am   d eter m in e s   th p r o b ab ilit y   o f   m atch   w i th   ea c h   p h o n e m an d   co m b i n es  t h ese  p r o b ab ilit ies  w it h   th p r o n u n ciatio n   p r o b ab ilit ies f o r   w o r d   an d   th p r o b ab ilit y   o f   w o r d   o cc u r r in g   i n   t h tar g et  lan g u ag e.   E as y V R   3   is   m u lti - p u r p o s s p ee ch   r ec o g n i tio n   m o d u le  d esig n ed   to   ea s il y   ad d   v er s atile,   r o b u s an d   co s ef f ec ti v s p ee c h   r ec o g n it io n   ca p ab ilit ies  to   al m o s a n y   ap p licati o n .   T h E as y V R   3   m o d u le  ca n   b u s ed   w it h   a n y   h o s w i th   an   U AR T   in ter f ac e   p o w er ed   at  3 . 3   5 V,   s u c h   a s   P I C   a n d   A r d u i n o   b o ar d s .   T h is   m o d u le   is   in ter f ac ed   to   A r d u i n o   m icr o co n tr o ller   b o ar d   an d   co n n ec t ed   to   P C   to   p r o g r am   v o ice  co m m an d s   a n d   s o u n d   o u tp u ts   i n to   a n   E a s y V R   3   m o d u le  an d   q u ic k l y   te s t it  f r o m   t h P C   as s h o w n   i n   Fi g .   7 .         Fig u r e   7 .   I n ter f ac i n g   Vo ice  R e co g n itio n   Mo d u le  o n   t h tr an s m itter       5 . 1 .   V o ice  C o m m a nd   R ec o g nti o n     Af ter   i n ter f ac in g   Vo ice  r ec o g n i tio n   m o d u le  to   th A r d u i n o ,   E as y   VR   co m m an d er   s o f t w ar i s   d o w n lo ad ed   an d   th ap p licatio n   is   to   b in s talled .   T h r ec o g n i tio n   f u n ctio n   o f   t h E as y V R   w o r k s   o n   s in g le   g r o u p   at  ti m e,   s o   th at  all  th e   co m m a n d s   th at  ar to   b u s ed   at  th s a m ti m ar to   g r o u p ed   to g eth er .   W h en   E as y V R   C o m m an d er   co n n ec t s   to   th m o d u le,   it  r ea d s   b ac k   all  th u s er - d ef i n ed   co m m an d s   an d   g r o u p s ,   w h ic h   ar s to r ed   in to   th E as y V R   m o d u le  n o n - v o lat ile  m e m o r y .   T h m ai n   ap p licatio n   w i n d o w   is   s h o w n   i n   Fi g .   8     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ RA   I SS N:  2089 - 4856       Desig n   a n d   F a b r ica tio n   o f V o i ce   C o n tr o lled   Un ma n n ed   A eria l V a h icle   ( S .   S a kth i A n a n d )   211     Fig u r e   8 .   E as y   VR   C o m m a n d er   W in d o w       A   n e w   co m m a n d   is   ad d ed   b y   f ir s t selec ti n g   th g r o u p   in   w h i ch   th co m m an d   n ee d s   to   b cr ea ted   an d   th en   u s i n g   th e   to o lb ar   ico n s   o r   th E d it”   m e n u .   A   co m m an d   is   g i v en   lab el  a n d   it i s   f ir s t   t r ain ed   to   th e   lab el.   I s h o u ld   b tr ain ed   t w ice   w it h   th u s er ' s   v o ice.   W h en   th v o ice  is   s p o k en   w it h in   th e   g i v e n   ti m o f   5   s ec o n d s ,   it  is   r ec o r ed   an d   ap p ea r s   o n   th C o m m an d s   L i s w it h   t h d ef au lt  n a m T E ST_ C MD _ Z E R O .   I ca n   b r en a m ed   a n d   g r o u p   o f   co m m an d s   th at   ar n ee d ed   f o r   th n av i g atio n   o f   th q u ad co p ter   is   tr ain ed   an d   r ec o r d e d .   Af ter   a   g r o u p   o f   co m m a n d s   ar tr ain ed ,   t h co m m a n d s   ca n   b test ed ,   b y   u s in g   t h e   T o o ls ”  m e n u ,   i n   o r d er   to   m a k s u r th at  t h tr ain ed   co m m an d s   ar r ec o g n iz ed   s u cc ess f u ll y .   I f   co m m a n d   is   to   b r e - tr ain ed ,   p r ev io u s   tr ai n ed   co m m a n d   is   to   b er a s ed   an d   tr ain ed   o n ce   ag ain   b y   p r ess i n g   t h P h ase  1   b u tto n   as  s h o w   i n   Fig u r e   9 .         Fig u r e   9 .   Vo ice  C o m m a n d   tr ai n in g         T h m o d u le  is   co n n ec ted   to   t h A r d u i n o   w h ich   s e n d s   s i g n als  to   th e   R tr an s m itter .   B as ed   o n   ea ch   co m m a n d ,   t h s p ee d   o f   t h m o to r s   is   p r o g r a m m ed ,   i.e .   h o m u ch   r o ll,  p itch   y a w   a n d   th r o ttle  v a lu e s   ar to   b g iv e n   f o r   ea ch   i n p u s i g n al  co m m an d .   Fo r   tak in g   o f f ,   u s i n g   t h v o ice  r ec o g n itio n   f u n ctio n ,   th q u ad co p ter   ca n   r esp o n d   to   th v o ice  co m m a n d   an d   f l y   u p   to   ce r tai n   h eig h a n d   s tar h o v er i n g .   T h u s   f o u r   m o to r s   s p ee d   u p   f o r   5   s ec o n d s ,   w h ic h   g iv e s   li f t,  a n d   af ter   it   h o v er s   i n   t h air .   T h u s   th e   f lig h co n tr o ller   is   p r o g r a m m ed   f o r   tak eo f f ,   up ,   d o w n ,   M o v le f t,  m o v r i g h t,  T u r n   le f t,  an d   T u r n   r ig h t c o m m a n d s .       6.   CO NCLU SI O N   T h co r in ten tio n   o f   t h p r o j e ct  is   to   co n tr o t h q u ad co p ter   en tire l y   b y   H u m an   Vo ice  i n p u t.  I n   ca s e   o f   f ail u r o f   co m m an d ,   it  ca n   also   b co n tr o lled   alter n ativ el y   b y   r e m o te  co n tr o l.   T h p r o j ec ca n   b ex ten d ed   b y   i m p le m e n ti n g   s o m ad d   o n   f u n ctio n s   s u ch   as  “Retu r n   to   h o m e”   w h ic h   r etu r n s   w a y   b ac k   to   th e   User .   Als o   GP m o d u le  ca n   b e m b ed d ed   w ith in   t h cir c u it  s o   th at   th q u ad co p ter   ca n   b co n tr o lled   f r o m   v er y   lo n g   d is ta n ce .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   IJ RA    Vo l.   5 ,   No .   3 Sep tem b er   201 6 :   2 0 5     2 1 2   212   ACK NO WL E D G M E NT     T h au th o r s   w o u ld   lik to   ac k n o w led g th Hea d   o f   Dep ar t m en o f   P r o d u ctio n   T ec h n o lo g y   M. I . T ,   An n Un i v er s i t y   w h o   h a v p r o v id ed   th o p p o r tu n it y   a n d   n ec es s ar y   f ac ilit ie s   to   ca r r y   o u t h p r o j ec w o r k   s u cc e s s f u ll y .   T h au t h o r s   also   g r atef u ll y   ac k n o w led g e   al l th e   p eo p le  w h o   h a v co n tr ib u ted   to   th is   w o r k .     RE F E R E NC E S   [1 ]   A n u d e e p   M   a n d   G   Diw a k a (2 0 1 4 ),   „De sig n   o f   A   Qu a d   Co p ter an d   F a b rica ti o n ‟,   I n ter n a ti o n a l   J o u r n a o In n o v a ti o n s i n   E n g i n e e rin g   a n d   T e c h n o l o g y   ( IJ IET ) ,   V o l .   4   Iss u e   1   A u g u st 2 0 1 4 .   [2 ]   Da v id   Ro b e rts  (2 0 1 3 ),   C o n str u c t i o n   a n d   T e sti n g   o a   Qu a d c o p ter ,   Ca li f o rn ia P o ly tec h n ic S tate   Un iv e rsit y ,   S a n   L u is  Ob isp o ,   CA ,   9 3 4 0 7   [3 ]   Ha q u e .   a n d   M u h a m m a d   M   (2 0 1 4 ),   Au t o n o mo u s Qu a d c o p ter   fo Pro d u c t   Ho me   De li v e ry ,   In tern a ti o n a Co n f e re n c e   o n   El e c tri c a En g i n e e rin g   a n d   I n f o rm a ti o n   &   Co m m u n ica ti o n   T e c h n o l o g y .   [4 ]   Ha rd ik   M o d h   ( 2 0 1 4 ),   „Qu a d c o p te   A n   Un m a n n e d   A e rial  V e h icle ‟,   J o u r n a IJ EDR   Vo l u m e   2 ,   Iss u e   1   p p .   1 2 9 9 - 1 3 0 3 .   [5 ]   Im a m   A .   a n d   Bick e r.   (2 0 1 4 ) ,   De sig n   a n d   Co n stru c ti o n   o f   a   S m a ll - sc a le Ro to rc ra f U A V   S y ste m ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o E n g i n e e rin g   S c ien c e   a n d   I n n o v a ti v e   T e c h n o l o g y   ( IJ ES I T ) ,   V o l u m e   3 ,   Iss u e   1 .   [6 ]   Ja v ir  A . V   a n d   Ke tan   P a w a (2 0 1 5 ),   „De sig n ,   A n a l y sis a n d   F a b rica ti o n   o f   Qu a d c o p ter‟  J o u rn a o t h e   In ter n a t io n a Asso c ia ti o n   o A d v a n c e d   T e c h n o l o g y   a n d   S c ien c e ,   Vo l.   1 6 .   [7 ]   M ich a e Y.  Ch e n   a n d   De rrick   H.  Ed w a rd s (2 0 1 3 ),   „De sig n i n g   a   S p a ti a ll y   Aw a re   a n d   A u to n o m o u s Q u a d c o p ter‟,  P r o c e e d in g s o f   th e   IEE E   S y ste m s   a n d   I n f o rm a ti o n   En g in e e rin g   De sig n   S y m p o siu m ,   Un iv e rsit y   o f   V irg in ia.   [8 ]   O y v in d   M a g n u ss e n   a n d   G e ir  Ho v lan d   ( 2 0 1 4 ),   „M u lt ic o p ter UA V   De sig n   Op ti m iza ti o n ,   IEE E .   [9 ]   P a n   W e a n d   Zi Jia n   Ya n g   (2 0 1 5 ),   De sig n   o Qu a d c o p ter   Fra me   B a se d   On   Fi n it e   El e me n An a lys is ,   3 rd   In tern a ti o n a C o n f e re n c e   o n   M e c h a tro n ics ,   Ro b o ti c s an d   A u to m a ti o n   (IC M RA   2 0 1 5 ).   [1 0 ]   P a rt h   N.  P a tel   a n d   M a lav   A .   P a tel  (2 0 1 3 ) ,    „Qu a d c o p ter f o A g ricu lt u ra S u rv e il lan c e ‟,   Ad v a n c e   in   El e c tro n ic a n d   El e c tric E n g i n e e rin g ,   Vo l u m e   3 ,   Nu m b e 4 .   [1 1 ]   P a v e Ch m e lar ( 2 0 1 1 ),     Bu il d i n g   a n d   Co n tro ll in g   t h e   q u a d ro c o p ter ,   Un iv e rsity   o f   P a rd u b ice ,   Nu m b e 5 ,   Vo lu m e   V I.   [1 2 ]   P o u n d s.   P   a n d   M a h o n y .   (2 0 0 2 ),   De sig n   o a   fo u r ro t o r A e ria l   Ro b o t ,   A u stra las ian   c o n f e re n c e   o n   R o b o ti c s an d   A u to m a ti o n .   [1 3 ]   S h o n d a   L .   Be rn a d i n   a n d   Ra h u P a tel  (2 0 1 5 ) ,   „Ev a lu a ti n g   t h e   P e rf o rm a n c e   o f   V o ice   Re c o g n it io n   A p p ro a c h e s f o A u to n o m o u V e h icu lar  S y ste m s‟  P r o c e e d in g s o f   th e   IEE E   S o u t h e a st Co n f e re n c e .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.