Ничего не найдено :(
    В гостях у Самоделкина! » Электроника » Как собрать квадрокоптер с Raspberry Pi

    Как собрать квадрокоптер с Raspberry Pi


    В этой статье, студент авиатехнического учебного заведения расскажет нам, как собрать квадрокоптер под управлением Raspberry Pi. Платформу Raspberry Pi мастер выбрал главным образом потому, что он может обрабатывать некоторые алгоритмы искусственного зрения для функций, которые требуют, чтобы дрон был «умным».

    С помощью Raspberry Pi и PiCamera можно транслировать потоковое видео на свое устройство и управлять своим дроном от первого лица. Raspberry Pi также дает возможность еще больше улучшить дрон и добавить такие функции, как отслеживание людей, обход препятствий + метеостанцию.

    Дрон имеет встроенный красный светодиод, который загорается, когда дрон ищет кого-то, и зеленый светодиод, когда лицо обнаружено, и дрон следует за ним.

    Инструменты и материалы:
    1) Рама 4-осевая 450 F

    2) передатчик и приемник Flysky FS-i6X


    3) Raspberry Pi 3, модель B

    4) PiCamera

    5) Микроконтроллер Crius MultiWii SEV2.6

    6) Конвертер FTDI USB в TTL / FT232

    7) Провода: Elegoo 120pcs
    8) Бесщеточный мотор Liobaba 1100KV 2-4S - 4 шт

    9)Регулятор скорости ESC 30A UBEC - 4 шт

    10) Батарея HRB 11.1V 5000mAh 3S 50C-100C LiPo

    11) Разъемы 3,5 мм и Artrinck XT-60 60A / 100A


    12) Пропеллеры FidgetGear 10x4.5

    13) Двусторонний скотч

    14)Термоусадочная трубка

    15) Провода

    16) Паяльные принадлежности

    17) Монтажная площадка

    Шаг первый: обзор устройства
    Чтобы построить квадрокоптер, нам нужно 4 двигателя и 4 ESC (электронного регулятора скорости), каждый из которых подключен к двигателю. Распределительная плата используется для распределения питания от батареи к 4 ESC.

    ESC получает команду от контроллера полета (плата MultiWii) и передает ее на двигатель.

    Этот контроллер полета имеет гироскоп, акселерометр и барометр. Также можно добавить модуль Bluetooth и GPS.

    Чтобы установить связь между Raspberry Pi и контроллером полета, используется адаптер FTDI. Таким образом, можно отправлять команды на контроллер от Pi. Так же FTDI будет очень полезен для калибровки PID и загрузки микропрограммы Mulltiwii на контроллер полета
    Управляется дрон с помощью пульта дистанционного управления, который отправляет команды приемнику.

    Raspberry Pi также транслирует потоковое видео, которое можно просматривать в любом браузере с любого устройства, например, с телефона. Таким образом, мы можем увидеть то, что видит Pi-камера в полете.

    Шаг второй: пайка
    При сборке квадрокоптера пайка нужна для ESCs (они не поставляются с разъемами) и для монтажной плата (в данном случае встроенная в раму)

    При монтаже используются разъемы Tx (на проводах распределительной платы), штекеры Tx (на боковых проводах распределительной платы ESC) и 3,5 мм разъемы (на боковых проводах двигателя ESC). Все соединения изолируются термоусадочной трубкой.

    Как собрать квадрокоптер с  Raspberry Pi




    Шаг третий: сборка
    Дальше нужно закрепить детали на раме.
    С помощью двух винтов закрепляет двигатели на плечах рамы. Закрепляет опору электроники на раме.

    Фиксирует Raspberry Pi.
    Наклеивает монтажную площадку на верхней части опоры и приклеивает Multiwii к ней. Нужно убедится, что она точно посередине рамы. С помощью липучки фиксирует приемник. Закрепляет ESC на каждое плечо.

    Фиксирует аккумулятор.
    Сверлит винты по центру и устанавливает их на оси двигателей. Фиксирует гайкой.









    Шаг четвертый: электромонтаж
    Комплектующие установлены и теперь нужно все подключить.

    Приемник:
    Подключите контакты Throttle на MultiWii к каналу 3 на приемнике
    Подключите контакты Roll к каналу 1 на приемнике
    Подключите контакты Pitch к каналу 2
    Подключите контакты Yaw к каналу 4
    Подключите вспомогательный Aux к каналу 5.

    Дальше соединяем ESC и Multiwii:
    Подключите левый верхний ESC к D3.
    Подключите правый верхний ESC к D10.
    Подключите правый нижний ESC к D9.
    Подключите левый нижний ESC к D11.

    Raspberry Pi:
    Подключаем PiCamera.
    Подключаем FTDI к адаптеру mini-USB / USB и подключите его к Pi, подключите контакты FTDI к контактам FTDI MultiWii.
    Подключаем - и + MultiWii к 5V и заземленным контактам GPIO Pi.

    Моторы:
    По умолчанию двигатели вращаются в направлении против часовой стрелки. Таким образом, для верхнего левого и нижнего правого двигателей нужно инвертировать соединение проводов с ESC (черный с красным и красный с черным). Теперь у них будет направление движения винтов по часовой стрелке.






    Шаг пятый: программирование
    Перед дальнейшими шагами нужно демонтировать винты.

    Программирование ESCs:
    Электронный регулятор скорости управляет двигателем. Его можно настроить так, как нужно пользователю
    Отсоедините все провода, подключенные к приемнику.

    Для каждого ESC:
    Подключите только один ESC к источнику питания (данном случае к распределительной плате) и убедитесь, что аккумулятор отключен.
    Подсоедините контакты ESC к дроссельному контакту приемника (в данном случае это канал 3).
    Включите передатчик.

    Установите дроссель в максимальное положение на передатчике.
    Подключите аккумулятор к монтажной плате (можно подключить батарею напрямую к ESC).
    Дальше должна последовать нескольких звуковых сигналов. После серии из четырех звуков одинакового тона поставьте газ в минимальное положение на передатчике.

    Дождитесь подтверждения звуковым сигналом от UBEC.
    Выключите передатчик.
    Отключите питание (отсоедините батарею Li-Po).
    Проверьте правильность настройки.

    Включите передатчик с минимальным положением газа.
    Подключите аккумулятор.
    Постепенно увеличивайте дроссель до максимальной мощности. Двигатель должен вращаться быстрее при увеличении газа.

    Настройка платы управления полетом:
    Для этого шага можно отсоединить USB-кабель от FTDI и подсоединить его к компьютеру, это будет более удобным для программирования платы.

    Загрузите программное обеспечение Arduino на свой компьютер с веб-сайта.
    Скачайте последнюю версию прошивки multiwii и распакуйте ее на свой компьютер.
    Перейдите в ранее извлеченную папку MultiWii, затем откройте MultiWii.ino, который запустит Arduino.

    Перейдите в файл config.h в Arduino, удалите // перед #define QUADX, чтобы установить тип конфигурации дрона, и перед #define CRIUS_SE_v2_0, чтобы выбрать тип платы.
    Затем перейдите в Tools -> Board -> и выберите Arduino Pro или Pro Mini и убедитесь, что в Tools -> Processor -> выбрано ATMmega328P (5 В, 16 МГц).
    Последняя настройку, которую нужно сделать перед загрузкой на плату - это Инструменты -> Порт -> выбрать порт MultiWii (COM3 в данном случае).
    Нажмите на подтверждение и затем на загрузку.
    Поскольку код загружается на плату Crius MultiWii SE v2.6, то вы должны увидеть мигающие индикаторы как на плате контроллера, так и на плате FTDI.

    Откалибруйте датчики на плате управления полетом:
    Перейдите в папку MultiWiiConf, которая находится в папке MultiWii, загруженной ранее с их веб-сайта.
    Затем перейдите в папку -> application.windows32 -> дважды щелкните приложение MultiWiiConf. (работает только 32-битное приложение).
    Дальше нужно выбрать порт, к которому подключен контроллер полета (в данном случае COM3).
    Нажимаем на Read.
    Нажимаем на Start.
    Положите устройство на стол и нажмите на Calib_acc.
    Нажмите на Calib_mag, затем нужно повернуть устройство во всех направлениях в течение 30 секунд как можно быстрее.
    Для проверки поверните устройство по оси влево/вправо, вверх/вниз и сравните с показаниями на мониторе.

    Настройка передатчика (пульт дистанционного управления):
    Во-первых, нужно проверить, какой джойстик какой канал контролирует в меню дисплея:
    Перед тем, как запустить контроллер, убедитесь, что все переключатели находятся в верхнем положении, а ручка газа (левый рычаг) опущена.
    Запустите контроллер.
    Удерживайте кнопку ОК.
    Зайдите в Setup, затем Display.
    Перемещением джойстика установите, какой канал в какую сторону реагирует.
    Прежде чем идти дальше, нужно выбрать модель и название:
    Зайдите в Система-> Выбор модели -> выберите модель.
    Зайдите в Система -> Название модели. Дайте имя. Удерживайте кнопку отмены, чтобы сохранить изменения.
    Зайдите в Система-> Тип модели и установите его как Самолет или планер, даже если это квадрокоптер.
    Установите порядок в меню Subtrim. Когда переключатели находятся в нейтральном положении, нужно, чтобы показания каналов были равны 0%.

    Удерживайте кнопку отмены, чтобы сохранить настройки.

    Дальше установим параметры Failsafe:
    Это функция гарантирует, что, когда дрон уходит далеко от контроллера и теряет сигнал, все органы управления устанавливаются в нейтральное положение. Для этого нам нужно установить для каналов 1, 2 и 4 значение 0% и активировать для них отключение через меню Failsafe. Также нужно активировать отключаемый режим на газе и установить его на 100%.

    Также можно использовать другие переключатели на контроллере, активировав их в System-> Aux.
    Более подробно можно узнать о настройка на этом сайте.




    Шаг шестой: потоковое видео
    Для потокового видео:
    Включить PiCamera. Для этого запустите Pi и подключите к ней мышь и монитор. Нажмите на логотип rasbian в левом верхнем углу, зайдите в настройки, затем Raspberry Pi Configuration и затем на вкладке интерфейсов make sur Camera отметьте как включенный. Затем нажмите ОК.
    Загрузите скрипт и поместите его в свою домашнюю папку.

    Запустите скрипт, набрав '' python3 rpi_camera_surveillance_system.py ''.
    После запуска сценария вы можете получить доступ к веб-серверу видеопотока по адресу: http: //: 8000. В данном случае мастер заменяет его собственным IP-адресом Raspberry Pi http://192.141.1.112:8000.
    Если вы не знаете IP-адрес Pi, вы можете узнать его, набрав в терминале ifconfig.
    Вы можете получить доступ к прямой трансляции через любое устройство, подключенное к той же сети, что и Raspberry Pi. Вам просто нужно открыть браузер.

    Вы также можете запустить эту программу со своего смартфона. Вам просто нужно установить приложение Terminus (если у вас IPhone или любую другую для Андроида).

    Чтобы запустить видео напрямую, наберите на команду:
    sudo nano /home/pi/.bashrc


    Затем перейдите к последней строке и добавьте:
    echo Running at boot
    sudo python3 / home / pi / rpi_camera_surveillance_system.py


    Перегрузите.
    Сохраните файл, нажав Ctrl + X, затем введите Y и нажмите Enter.
    Теперь прямой эфир установлен.
    rpi_camera_surveillance_system.py



    Шаг седьмой: настройки PID
    Все готово к первому полету. Первое, что вы нужно сделать, это проверить беспилотник, чтобы убедиться, что все хорошо.
    Затем нужно установить пропеллеры и начать очень медленно добавлять газ, чтобы посмотреть, сможете ли вы взлететь.
    Дрон, скорее всего, будет колеблется, вибрировать или мотор будет свистеть. Это означает, что нужно настроить параметры PID*. В PID-регуляторе есть три функции: P, I и D.

    Настройка PID субъективна, поэтому вам решать, как вы хотите, чтобы ваш дрон летал. Вот некоторые шаги:
    Начните с маленького значения I на тангаже и крене (0,01) и увеличивайте P, пока не увидите высокочастотные колебания аппарата. Вернитесь на одно значение назад.

    Затем увеличивайте I на подаче и крене с шагом 0,01, пока снова не увидите вибрации.
    Снизьте P, если вы видели какие-либо высокочастотные колебания.

    Уменьшите D, если ваш дрон кажется слишком «тупым».

    Для оси рыскания, как правило, можно оставить все по умолчанию, но если вы чувствуете, что ваш дрон смещается по оси, то увеличьте I.
    *PID — это функция в полетном контроллере. Эта функция считывает данные с датчиков и передает двигателям, как быстро им нужно вращаться. В конечном итоге, именно так достигается стабильность и идеальность полета квадрокоптера.

    Для реализации такой функции, как отслеживание лиц, необходимо:
    Используйте камеру дрона, чтобы сканировать местность.
    Используйте алгоритм искусственного зрения для анализа окружающей среды.
    Спланируйте траекторию полета беспилотника.

    Камера Pi может передавать потоковое изображение Raspberry Pi, которая обладает достаточной мощностью для запуска некоторых алгоритмов искусственного зрения.

    Эти алгоритмы могут обнаружить человека на картинке и проанализировать его движение. Для этого можно использовать алгоритм Haar или подобный.

    Например, если отслеживаемый человек находится справа от кадра, снятого камерой Pi, алгоритм подает команду дрону, чтобы повернуть направо.

    Как только направление, в котором должен следовать беспилотник, было выбрано, Raspberry Pi должен послать команду Multiwii, чтобы разрешить дрону двигаться в этом направлении. Для связи между компьютером (Pi) и контроллером полета используется MSP (Multiwii Serial Protocol).

    Подробно об этой технологии можно узнать на этом сайте.
    Так же можно использовать множество других настроек, например, заставить его делать фотографии каждый раз, когда он видит дерево или животное.

    Мастер, для примера, предоставил два файла с кодом для разных целей.
    livepeopledetectioncode.py
    haarcascade_fullbody.xml

    Источник (Source)
    Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

    Простой квадрокоптер из бальзы

    10
    Идея
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    10
    Описание
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    10
    Исполнение
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    Итоговая оценка: 10 из 10 (голосов: 2 / История оценок)

    Добавить комментарий

    1 комментарий
    Korolev
    такие функции, как отслеживание людей ... Дрон имеет встроенный красный светодиод, который загорается, когда дрон ищет кого-то, и зеленый светодиод, когда лицо обнаружено, и дрон следует за ним
    Что там закон говорит на эту тему? boss

    Привет, Гость!


    Зарегистрируйтесь

    Или войдите на сайт, если уже зарегистрированы...

    Войти

    Добавьте самоделку

    Добавьте тему

    Онлайн чат

    Опрос
    А Вы уже рассказали на сайте о своей самоделке?

    Последние комментарии

    Все комментарии