Outonome drone: 7 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

In hierdie projek leer u die proses om 'n hommeltuig te bou en te konfigureer, voordat u na outonome vlug gaan met behulp van Mission Planner en MATLAB.

Let asseblief daarop dat hierdie instruksies slegs as leiding bedoel is. Die gebruik van hommeltuie kan baie gevaarlik wees rondom mense en kan u in die moeilikheid bring met die wet as dit onvanpas of op die verkeerde plek gebruik word. Maak seker dat u voldoen aan alle wette en regulasies rondom die gebruik van drones. Boonop is die kodes wat op GitHub verskaf word, nie volledig getoets nie, dus maak seker dat u ander foute het om te voorkom dat u u drone verloor of beskadig.

Stap 1: Onderdele lys

Vir hierdie projek benodig u verskeie dele. Voordat u met die res van hierdie projek voortgaan, moet u die volgende komponente koop en die lêers aflaai na 3D -druk en die pasgemaakte onderdele met laser sny.

Gekoopte onderdele

Raam: DJI F450 vlamwiel

www.buildyourowndrone.co.uk/dji-f450-flam…

PDB: Matek PDB-XT60

www.unmannedtechshop.co.uk/matek-pdb-xt60…

Motors x4: Emax 2205s 2300kv

www.unmannedtechshop.co.uk/rs2205-s-races …

Propellers x4: Gemfan Carbon/Nylon 5030

hobbyking.com/en_us/gemfan-propeller-5x3-…

ESCs x4: Little Bee 20A 2-4S

hobbyking.com/en_us/favourite-little-bee-…

Flight Controller: Navio 2 (met GPS/GNSS antenna en kragmodule)

Framboos Pi 3B

thepihut.com/collections/raspberry-pi/pro…

Sender: FRSKY TARANIS X9D+

www.unmannedtechshop.co.uk/frsky-taranis-…

Ontvanger: FrSky XSR 2,4 GHz ACCST

hobbyking.com/en_us/xsr-eu-lbt.html?_st…

Batterye: TATTU 1800mAh 14.8V 45C 4S1P Lipo Battery Pack

www.unmannedtechshop.co.uk/tattu-1800mah-…

Batterylaaier: Turnigy Accucell-6 50W 6A Balancer/Charger

hobbyking.com/en_us/turnigy-accucell-6-50…

Kragtoevoer vir laaier: RS 12V DC kragtoevoer

uk.rs-online.com/web/p/plug-in-power-supp…

Batterysakke: Hobby King Lithium Polymer Charge Pack

hobbyking.com/en_us/lithium-polymer-charg…

Piesang verbindings

www.amazon.co.uk/gp/product/B013ZPUXZS/re…

WiFi-router: TP-LINK TL-WR802N

www.amazon.co.uk/TP-LINK-TL-WR802N-Wirele…

Micro SD -kaart: SanDisk 32GB

www.amazon.co.uk/SanDisk-microSDHC-Memory…

Afstandhouers/afstandhouers: Nylon M2.5 -draad

thepihut.com/products/adafruit-black-nylon…

Skootrekenaar

Kabel bande

Klittenband

Krimp hitte

3D -gedrukte onderdele

Raspberry Pi / Navio 2 -hoes (bo en onder)

Batterykas (boks en deksel)

Laser gesnyde onderdele

Elektroniese lae x2

Stap 2: Hardeware

Hardeware- en boufase:

1. Monteer die F450 quadrotor -raam en die gedrukte batteryomhulsel in die middel (maak seker dat jy die M2,5*5 mm afstandhouers byvoeg)
2. Heg die motors aan die raam vas.
3. Soldeer die piesangverbindings aan die ESC's en motordrade.
4. Soldeer die ESC's en die kragmodule aan die PDB. Nota: maak seker dat u nie die 5V -uitset van die PDB gebruik nie (dit sal nie genoeg krag verskaf nie).
5. Voeg die eerste lasersnitlaag bo-op die F450-raam met behulp van afstandhouers M2,5*10 mm manlik-vroulik; en heg die PDB en kragmodule aan hierdie laag. Let wel: maak seker dat die komponente so geplaas is dat die drade lank genoeg is na al die motors.
6. Koppel die ESC's aan die motors en gebruik ritsbande om die drade aan die raam vas te maak.
7. Koppel die Navio2 aan die Raspberry Pi en plaas dit in die gedrukte omhulsel.
8. Voeg die tweede lasersnitlaag bo-op die eerste laag en maak die Raspberry-Navio-omhulsel vas met dubbelzijdige kleefblokkies.
9. Die GPS kan bo-op die omhulsel vasgeplak word, maar hier is dit op 'n ander derde laag geplaas bo-op die Raspberry-Navio-omhulsel, soos op die foto's getoon, maar dit is heeltemal aan die persoon wat dit bou. Koppel dan eenvoudig die GPS aan die Navio.
10. Bevestig die ontvanger bo -op die tweede laag met dubbelzijdige kleefblokkies. Koppel die ESC's en ontvangerdrade aan die Navio -penne. Die ontvanger beslaan die eerste kolom penne en dan beslaan die motors die volgende vier kolomme. Opmerking: die voorkant van die hommeltuig word bepaal deur watter motor eers aangeheg word. In watter rigting u ook al kies, maak seker dat die motors aan die begin van hierdie stap in die prentjie gekoppel is.
11. Voeg propellers by. Dit word aanbeveel om die propellers tot die einde toe te laat, dit wil sê nadat u die sagteware -afdeling voltooi het, en altyd seker maak dat u veiligheidsmaatreëls tref as die propellers aan is, net as dinge verkeerd loop.

Stap 3: sagteware

Sagteware fase: (Verwysing Navio2 dokumente)

1. Kry die nuutste Emlid Raspbian -beeld uit Navio2 -dokumente.
2. Laai, onttrek en voer Etcher uit met administrateurregte.
3. Kies die argieflêer met die prent en die letter van die SD -kaart.
4. Klik op "Flash!". Die proses kan 'n paar minute duur. (Voorbeeld video)
5. Om die WiFi -toegang te konfigureer, moet ons die wpa_supplicant.conf -lêer op die SD -kaart wysig. Wysig dit sodat dit soos die eerste prent aan die bokant van hierdie stap lyk. Let wel: die ssid is die naam van TP-Link soos dit op u rekenaar verskyn. Die beste manier om die presiese ssid vir u TP-Link te vind, is om u skootrekenaar aan die TP-Link te koppel en dan die onderstaande opdrag op 'n terminale venster uit te voer:

Vir vensters: netsh wlan vertoon profiele

Vir Mac: lees standaard /Library/Preferences/SystemConfiguration/com.apple.airport.preferences | grep SSIDString

psk is die wagwoord op die kaart wat by die TP-Link verskyn.

1. Gooi die SD -kaart uit en sit dit in die Raspberry Pi en voer dit aan.
2. Om te kyk of die Raspberry Pi aan die TP-Link gekoppel is, kan u enige van die beskikbare programme gebruik wat alle toestelle wys wat aan u netwerk gekoppel is.
3. Dit is nodig om vaste IP-adresse in te stel op toestelle wat aan u TP-Link gekoppel is, sodat u nie elke keer die IP-adresse van die kodes wat u skryf hoef te verander nie. U kan dit eenvoudig doen deur tplinkwifi.net oop te maak (terwyl u natuurlik aan die TP-Link gekoppel is). Voer die gebruikersnaam: admin en wagwoord: admin in. Gaan na die 'DHCP' in die spyskaart aan die linkerkant van die skerm en kies 'Adresreservering' in die keuselys. Voeg die MAC -adresse by van die toestelle waarvoor u die IP -adresse wil toewys. Hier het die grondstasie (skootrekenaar) 'n IP -adres van 192.168.0.110 en die Raspberry Pi 192.168.0.111 toegeken.
4. Nou moet ons MAVProxy aflaai vanaf die volgende skakel.
5. Skep nou 'n.bat -lêer wat soos die tweede prentjie bo -aan hierdie stap lyk, en maak seker dat u die lêerpad gebruik waar u mavproxy.exe op u skootrekenaar gestoor is. U moet hierdie lêer hardloop (deur daarop te dubbelklik) elke keer as u met u drone wil koppel.
6. Om die Raspberry Pi met MAVProxy te laat kommunikeer, moet 'n lêer op die Pi geredigeer word.

7. Tik sudo nano/etc/default/arducopter in die Linux -terminaal van die Raspberry Pi wat die Navio2 -outopilot huisves.

8. Die boonste reël van die lêer wat oopmaak, moet TELEM1 =”-A udp: 127.0.0.1: 14550” lees. Dit moet verander word sodat dit verwys na die IP -adres van u rekenaar.
9. Installeer Mission Planner en gaan na die afdeling Eerste opstelling.

Stap 4: Eerste opstelling

Volg hierdie prosedure om aan u UAV te koppel:

1. Begin beide u MAVProxy.bat -lêer en Mission Planner.
2. Koppel die battery aan u UAV en wag ongeveer 30-60 sekondes. Dit sal tyd gee om aan te sluit op die draadlose netwerk.
3. Klik op die verbindingsknoppie regs bo in Mission Planner. Tik 127.0.0.1 in die eerste dialoogvenster wat verskyn en klik OK. Tik in die volgende blokkie die poortnommer 14551 en klik OK. Na 'n paar sekondes moet Mission Planner aan u MAV koppel en telemetriegegevens in die linkerpaneel begin wys.

As u u UAV vir die eerste keer opstel, is dit nodig om sekere hardeware -komponente op te stel en te kalibreer. Die ArduCopter -dokumente het 'n deeglike gids vir die konfigurasie van die raamtipe, kompaskalibrasie, kalibrasie van radiobeheer, kalibrasie van versnellingsmeter, opstelling van rc -sender, ESC -kalibrasie en motorreeksopstelling.

Afhangende van hoe u u Raspberry Pi op die drone gemonteer het, kan dit nodig wees om die oriëntasie van die bord in die missiebeplanner te verander. Dit kan gedoen word deur die parameter Board Orientation (AHRS_ORIENTATION) aan te pas in die lys gevorderde parameters onder die tab Config/Tuning in Mission Planner.

Stap 5: Eerste vlug

Sodra die hardeware en sagteware gereed is, is dit tyd om voor te berei vir die eerste vlug. Dit word aanbeveel dat die UAV voor die outonome vlug handmatig met die sender gevlieg word om 'n idee te kry van die hantering van die vliegtuig en om probleme op te los.

Die ArduCopter -dokumentasie bevat 'n baie gedetailleerde en insiggewende afdeling oor u eerste vlug. Dit bespreek die verskillende vlugmetodes wat by ArduCopter kom en wat elkeen van hierdie modusse doen. Vir die eerste vlug is die stabiliseringsmodus die geskikste vlugmodus om te gebruik.

ArduCopter het baie ingeboude veiligheidsfunksies. Een van hierdie kenmerke is die vooraf-bewapende veiligheidstoetse wat die vliegtuig verhinder om te bewapen as daar probleme opgemerk word. Die meeste van hierdie kontrole is belangrik om die kans op 'n ongeluk of verlies van die vliegtuig te verminder, maar dit kan moontlik uitgeskakel word indien nodig.

Om die motors in te skakel, is wanneer die outomatiese vlieënier krag aan die motors toedien sodat hulle kan draai. Voordat die motors aangeskakel word, is dit noodsaaklik dat die vliegtuig in 'n oop oop gebied is, ver weg van mense of hindernisse of in 'n veilige vliegarena. Dit is ook baie belangrik dat niks naby die skroewe is nie, veral liggaamsdele en ander dinge wat daardeur beskadig sal word. Sodra alles duidelik is en die vlieënier tevrede is dat dit veilig is om te begin, kan die motors gewapen word. Hierdie bladsy gee 'n gedetailleerde stel instruksies oor hoe om die vliegtuig te bewapen. Die enigste verskille tussen die gids en die Navio2 lê in stap 7 van die inskakeling en stap 2 van die ontwapening. Om die Navio2 te bewapen, moet albei stokke 'n paar sekondes lank in die middel gehou word (sien prent). Om te ontwapen, moet albei stokke 'n paar sekondes lank langs die sye gehou word (sien prent).

Volg hierdie gids om u eerste vlug uit te voer.

Na die eerste vlug kan dit nodig wees om 'n paar veranderinge aan te bring. Solank die hardeware ten volle funksioneer en korrek opgestel is, sal hierdie veranderinge hoofsaaklik in die vorm van PID -afstemming plaasvind. Hierdie gids bevat 'n paar nuttige wenke om die quadcopter in te stel, maar in ons geval was dit eenvoudig om die P -toename effens te verminder om die vliegtuig stabiel te maak. Sodra die vliegtuig vliegbaar is, is dit moontlik om die ArduCopter outotune -funksie te gebruik. Dit stel die PID's outomaties in om die vinnigste reaksie te bied terwyl dit steeds stabiel bly. Die ArduCopter -dokumentasie bied 'n gedetailleerde gids oor hoe u outotuning kan uitvoer.

As u in enige van hierdie stappe probleme ondervind, kan die gids vir probleemoplossing u moontlik help.

Stap 6: Outonome vlug

Missiebeplanner

Noudat u copter ingestel is en goed onder handbediening kan vlieg, kan outonome vlug ondersoek word.

Die maklikste manier om in 'n outonome vlug te klim, is om Mission Planner te gebruik, aangesien dit 'n groot aantal dinge bevat wat u met u vliegtuie kan doen. Outonome vlug in Mission Planner val in twee hoofkategorieë; vooraf beplande missies (outomatiese modus) en lewendige missies (begeleide modus). Die skerm van die vlugbeplanner in missiebeplanner kan gebruik word om 'n vlug te beplan wat bestaan uit besoekpunte en aktiwiteite om uit te voer, soos om foto's te neem. Waypoints kan óf met die hand gekies word, óf die outomatiese waypoint -instrument kan gebruik word om missies te genereer om 'n gebied te ondersoek. Nadat 'n missie beplan en na die hommeltuig gestuur is, kan die Auto-vlugmodus gebruik word sodat die vliegtuig outomaties die vooraf beplande missie sal volg. Hier is 'n handige gids vir die beplanning van missies.

Begeleide modus is 'n manier om die UAV interaktief te beveel om sekere dinge te doen. Dit word gedoen deur die aksie -oortjie in Mission Planner te gebruik of deur met die rechtermuisknop op die kaart te klik. Die UAV kan beveel word om baie dinge te doen, soos opstyg, terugkeer na die bekendstelling en na 'n gekose plek vlieg deur met die rechtermuisknop op die kaart op die gewenste plek te klik en Vlieg hierheen te kies.

Mislukkings is belangrik om tydens outonome vlug in ag te neem om te verseker dat die vliegtuig nie beskadig word nie en dat mense nie beseer word as dinge verkeerd loop nie. Mission Planner het 'n ingeboude Geo-Fence-funksie wat gebruik kan word om te beperk waarheen die UAV kan vlieg en verhinder dat dit te ver of te hoog gaan. Dit kan die moeite werd wees om die UAV as eerste rugsteun vas te maak vir u eerste paar vlugte. Uiteindelik is dit belangrik dat u u radiosender aanskakel en aan die hommeltuig gekoppel is, sodat u, indien nodig, uit die outonome vlugmodus kan oorskakel na 'n handmatige vlugmodus, soos stabiliseer of alt-hou, sodat die UAV veilig kan bestuur word te land.

MATLAB

Outonome beheer met behulp van MATLAB is baie minder eenvoudig en vereis vooraf kennis van programmering.

Met die MATLAB-skrifte real_search_polygon en real_search kan u voorafbeplande missies genereer om na 'n gebruikersgedefinieerde veelhoek te soek. Die script real_search_polygon beplan 'n pad oor die deur die gebruiker gedefinieerde veelhoek, terwyl die script real_search 'n pad beplan oor die minimum reghoek wat die veelhoek omvat. Die stappe om dit te doen is soos volg:

1. Maak Mission Planner oop en gaan na die Flight Flight -venster.
2. Trek 'n veelhoek oor die gewenste soekarea met behulp van die veelhoekhulpmiddel.
3. Stoor die veelhoek as 'search_area.poly' in dieselfde gids as die MATLAB -script.
4. Gaan na MATLAB en voer óf real_search_polygon óf real_search uit. Maak seker dat u die gewenste padwydte kies en verander die file_path op reël 7 na die korrekte gids waar u werk.
5. Sodra die script uitgevoer is en u tevrede is met die gegenereerde pad, gaan u terug na Mission Planner.
6. Klik op Laai WP -lêer aan die regterkant en kies die waypoint -lêer 'search_waypoints.txt' wat u pas geskep het.
7. Klik op Skryf WP's aan die regterkant om die waypoints na die hommeltuig te stuur.
8. Bewapen die hommeltuig en neem dit met die hand of deur met die rechtermuisknop op die kaart te klik en opstart te kies.
9. Sodra u op 'n redelike hoogte gekom het, verander die modus na outomaties en die hommeltuig sal met die missie begin.
10. Nadat die missie verby is, klik op RTL in die aksie -oortjie om die hommeltuig na die lanseerplek terug te bring.

Die video aan die begin van hierdie stap is 'n simulasie in missiebeplanner van die UAV wat 'n gebied soek.

Stap 7: Visie

Die drone -missie is om oor berge of wildernis te vlieg en mense of onreëlmatige voorwerpe raak te sien en dit dan te verwerk om te sien of die persoon hulp nodig het. Dit sou ideaal gedoen word met 'n duur infrarooi kamera. As gevolg van die hoë koste van infrarooi kameras, lyk die infrarooi opsporing eerder deur die opsporing van alle nie-groen voorwerpe met 'n gewone Pi-kamera.

1. ssh in die Raspberry Pi
2. Eerstens moet ons OpenCV op die Raspberry Pi installeer. Die volgende gids wat deur pyimagesearch verskaf word, is een van die beste op die internet.
3. Laai die kode af na die Raspberry Pi van GitHub via die volgende skakel. Om die kode op die Raspberry Pi af te laai, kan u die lêer aflaai na u rekenaar en dit dan na die Raspberry Pi oordra.
4. Om die kode uit te voer, gaan na die gids waar die kode in die Raspberry Pi moet verskyn en voer dan die opdrag uit:

python colour_target_detection.py --conf conf.json

KONTINUUS GEBRUIK Elke keer as u die framboos pi herlaai, moet u die volgende opdragte uitvoer:

sudo ssh [email protected] -X

bron ~/.profiel

werk cv

Gaan dan voort met stap 4 hierbo.

Belangrike opmerking: NIE alle terminale kan video's wys nie. Gebruik die XQuartz -terminale op Mac.