Volg my - Raspberry Pi Smart Drone Guide: 9 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:24

Het u altyd gewonder hoe u 'n hommeltuig van AZ kan maak?

Hierdie handleiding wys u hoe u stap-vir-stap 'n 450 mm-quadcopter kan doen, van die koop van die onderdele tot die toets van u lugrobot op sy eerste vlug.

Boonop kan u met 'n Raspberry Pi en 'n PiCamera 'n lewendige video op u toestel stroom en u drone in die eerste persoon aansig beheer! Die Raspberry Pi bied ook die moontlikheid om u drone nog meer te verbeter en funksies by te voeg as persoonopsporing, vermyding van hindernisse en 'n weerstasie. Hierdie handleiding sal u wys hoe u u drone u kan laat volg.

Die voordeel van die Raspberry Pi is hoofsaaklik dat dit 'n paar kunsmatige visie -algoritmes kan verwerk vir funksies wat vereis dat die hommeltuig 'slim' moet wees.

In hierdie instruksies leer u:

• Watter gereedskap/onderdele moet u koop
• Hoe om al die dele op die raam vas te maak
• Hoe om die verbindings vir die aandrywingstelsel te maak
• Hoe om u mikrobeheerder op te stel
• Hoe om die ontvanger aan die sender te koppel
• Hoe om 'n video wat deur die hommeltuig geneem is, op u telefoon te stroom
• Hoe om u PID in te stel vir 'n beter beheer
• Hoe om persoonopsporing te implementeer

Die hommeltuig het ook 'n rooi LED wat aanskakel as die hommeltuig na iemand soek en 'n groen LED as iemand opgespoor word en die hommeltuig hom volg. 'N Knoppie word ook geïmplementeer om die Pi uit te skakel voordat die battery ontkoppel word aan die SD -kaart van die Raspberry Pi nie beskadig raak nie.

Hierdie handleiding is daarop gemik om die basiese beginsels van die bou van 'n aanpasbare slim hommeltuig vas te stel, so as u 'n volledige beginner is, het u op die regte plek gekom!

Stap 1: Oorsig

Om 'n quadcopter te bou, benodig ons 4 motors en 4 ESC's (elektroniese snelheidsbeheerder) wat elk aan 'n motor gekoppel is. 'N Kragverspreidingsbord word gebruik om die krag van die battery na die 4 ESC's te versprei.

Die ESC ontvang die opdrag van die vlugbeheerder (hier 'n MultiWii -bord) en stuur dit na die motor.

Hierdie vlugbeheerder het 'n gyroscoop, versnellingsmeter en barometer. U kan ook 'n bluetooth -module en 'n GPS daarby voeg.

Om die verbinding tussen die Raspberry Pi en die vlugbeheer te bewerkstellig, gebruik ons 'n FTDI -adapter. So kan ons opdragte na die beheerder stuur vanaf ons Pi. Om die PID -kalibrasie te doen en die firmware van die Mulltiwii op die vlugbeheerder te laai, sal die FTDI baie nuttig wees.

Uiteindelik beheer ons die hommeltuig op afstand met 'n afstandsbediening wat opdragte na die ontvangers stuur en dit na die vlugbeheerder stuur.

Die Raspberry Pi bied ook 'n stroom wat vanaf 'n toestel soos 'n telefoon byvoorbeeld op enige blaaier gesien kan word. Op hierdie manier kan ons sien wat die Pi -kamera sien as dit in die lug is.

Stap 2: Versamel die onderdele

Die volgende dele is nodig om hierdie tutoriaal suksesvol te voltooi:

1) Die raam: 4-as 450 F raam

2) Die sender en ontvanger: Flysky FS-i6X

3) Die Raspberry Pi: Raspberry Pi 3 Model B -moederbord

4) Die kamera: PiCamera

5) Die mikrobeheerder: Crius MultiWii SEV2.6

6) Die FTDI: FTDI USB na TTL /FT232 -omskakelaar

7) Klein drade: Elegoo 120 stuks veelkleurige Dupont -draad

8) Die motors (x4): Liobaba 1100KV 2-4S Borsellose motor

9) Die ESC's (x4): Borsellose ESC 30A Borsellose ESC -firmware met 5V 3A UBEC

10) Die battery: HRB 11.1V 5000mAh 3S 50C-100C LiPo-battery

11) Die verbindings: Goue platkoppe 3,5 mm (x4) en Artrinck XT-60 60A/100A manlike vroulike

12) Die propellers (x3): FidgetGear 10x4.5 Propeller (blou)

13) Die vliegbeheerder se monteerblok: Flight Controller Mounting Pad

14) Sommige hitte -krimpbare skedes: Krimpbare buis - SODIAL

15) drade: 16GA draad

16) Die soldeerbout: Holife soldeerboutstel, 60W 110V verstelbare temperatuurbeheerde lasgereedskap

Opsioneel

• 'N Gonser: Venom -laagspanningsmonitor vir 2S tot 8S LiPO -batterye
• 'N Ondersteuning/rek vir die Pi en vlugbeheerder: Opbergkas vir framboos Pi
• Verbeter u soldeerervaring met: Elenco Helping Hands en 60-40 Tin Lead Rosin Core Soldeer

Die totale koste van al hierdie onderdele behoort 450,71 CAN $ te wees.

Stap 3: Soldeer en bevestig dele op die raam

Twee dele moet soldeer:

1. Die ESC's (hulle het nie verbindings aan die uiterste nie)
2. Die kragverspreidingsbord (in ons geval geïntegreer in die raam)

Gebruik die vroulike tx -aansluitings op die drade wat u by die verdeelbord gevoeg het, die manlike tx -aansluitings op die sydrade van die ESC's -verspreidingsbord en die goue 3,5 mm -aansluitings op die ESC's se motordrade. Moenie vergeet om die hitte-krimpbare skede by te voeg om te isoleer nie (ons wil geen kaal draad sien nie).

Wenke vir soldeer:

• Gebruik die middelgrootte ysterpunt (wat in u soldeerkit voorkom) en verhit die soldeerbout tot 400 grade Celsius.
• Maak die punt van die soldeerdraad gereeld skoon met die waterspons.
• Smelt eers soldeer op die twee oppervlaktes wat u wil verbind, plak dit dan bymekaar en voeg nog soldeer by.

Vir meer inligting oor hoe om alles te soldeer, moet u asseblief op ons webwerf kyk.

Maak die dele op die raam vas:

1. Gebruik twee skroewe om die motors aan elke arm se uiteinde vas te maak.
2. Bevestig die ondersteuning van die elektronika op die raam met moere en boute.
3. Bevestig die Pi op die steun met moere en boute.
4. Plak 'n paar bevestigingsblokkies (om trillings te absorbeer) bo -op die steun en plak u Multiwii daaraan om seker te maak dat dit presies in die middel van die raam is en dat die pyltjie tussen twee arms van dieselfde kleur wys.
5. Plak die ontvanger met 'n klittenband aan die steun.
6. Sit u ESC's op elke arm met 'n das.
7. Gebruik bande om die battery aan die onderkant van die raam vas te maak.
8. Boor die propellers en sit dit op die motors met behulp van die spesiale bout wat by die motor kom

Stap 4: Die verbindings

Vir die ontvanger:

• Koppel gasknoppies op die MultiWii aan kanaal 3 op die ontvanger.
• Verbind rolpenne met kanaal 1 op die ontvanger.
• Koppel Pitch pins aan kanaal 2.
• Koppel Yaw -penne aan kanaal 4.
• Koppel Hulp 1 aan kanaal 5.

Vir die ESC's:

Met Multiwii vorentoe gerig en met swart draad van die ESC se opdragverbinder op die onderste pen van die Multiwii;

• Koppel die linker boonste ESC aan D3.
• Koppel die regter boonste ESC aan D10.
• Koppel die ESC regs onder aan D9.
• Koppel die ESC links onder aan D11.

Vir die Pi:

• Koppel die PiCamera.
• Koppel die FTDI aan 'n mini-USB/USB-adapter en koppel dit aan die Pi, verbind ook die FTDI-penne of die FTDI-penne van die MultiWii.
• Koppel 'n - en + pen van die MultiWii aan 'n 5V en grond GPIO penne van die Pi.

Vir die motors

Die motors draai standaard in teenwisselende rigting (CCW). U moet dus die drade-verbinding met die ESC (die swart met die rooi en die rooi met die swart) in die boonste linker- en onder-regtermotors omkeer, daarom het u 'n kloksgewyse rigting (CW).

Stap 5: Stel dit alles op

Verwyder u propellers vir die volgende stappe.

Die ESC's programmeer:

Die elektroniese snelheidsbeheerder beheer die motor en daarom is daar baie opsies beskikbaar, en u moet u ESC aanpas sodat dit optree soos u wil.

Verwyder alle drade wat aan die ontvanger gekoppel is.

Vir elke ESC:

1. Koppel slegs een ESC aan die krag (in die geval van die verdeelbord) en maak seker dat die battery ontkoppel is.
2. Plaas die ESC -pen in die gaskanaal van die ontvanger (in ons geval kanaal 3).
3. Skakel jou sender aan.
4. Stel die gashendel in die maksimum posisie op u sender.
5. Skakel die verdeelbord aan deur die battery daaraan te koppel. U kan ook 'n paar krokodilleknipsels gebruik en die battery direk aan die ESC koppel.
6. Na 'n paar biepe moet u 'n musikale toon hoor met 4 piep. Na hierdie eerste musiek sit die gashendel op die minimum posisie op u sender.
7. Wag die bevestiging van die UBEC, met 'n piep.
8. Maak die sender toe.
9. Verwyder die krag (ontkoppel die Li-Po-battery)

Om dit te toets:

1. Skakel die sender aan met die minimum gasposisie.
2. Koppel die battery.
3. Verhoog die gas geleidelik tot maksimum krag. Die motor moet vinniger draai as u die gas verhoog.

Die opstel van die vlugbeheerbord:

Vir hierdie stap kan u die USB -kabel van die FTDI op die Pi verwyder en dit op u rekenaar plaas, wat makliker is om die bord te programmeer.

1. Laai die Arduino -sagteware op u rekenaar af via die webwerf.
2. Laai die nuutste weergawe van die multiwii -firmware af en haal dit op u rekenaar uit.
3. Gaan in die vouer MultiWii wat voorheen onttrek is, en open dan MultiWii.ino wat Arduino sal toelaat.
4. Gaan na die config.h -lêer in Arduino, verwyder // voor #define QUADX om die tipe konfigurasie van u multicopter op te stel en voor #define CRIUS_SE_v2_0 om die tipe bord te kies.
5. Gaan dan in Tools -> Board -> en kies Arduino Pro of Pro Mini en maak in Tools -> Processor -> seker dat ATMmega328P (5V, 16MHz) gekies is.
6. Die laaste konfigurasie wat ons moet doen voordat u dit op die bord kan oplaai, is om in Tools -> Port -> kies die poort van u MultiWii (COM3 vir ons).
7. Klik op verifieer en dan op oplaai.
8. Terwyl die kode op die Crius MultiWii SE v2.6 opgelaai word, moet u die ligte op beide die beheerbord en die FTDI -bord sien flikker.

Kalibreer die sensors op die vlugbeheerbord:

1. Gaan na die MultiWiiConf -lêergids in die MultiWii -lêergids wat voorheen van hul webwerf afgelaai is.
2. Gaan dan na -> application.windows32 gids -> dubbelklik op die MultiWiiConf -toepassing. (Let daarop dat selfs as ek Windows 64 -bits het, net die 32bits -app werk).
3. U moet die poort kies waarop u vlugbeheerder gekoppel is (in hierdie geval COM3).
4. Klik op Lees.
5. Klik op Start.
6. Sit u bord plat op die lessenaar en klik dan op Calib_acc.
7. Klik op Calib_mag en dan moet u u bord so vinnig as moontlik in 30 sekondes in alle rigtings draai. U behoort spykers oral op die grafiek te sien.

Om dit te toets:

Draai jou bord op die toonhoogte, rol en gaai as en kyk of dit wat die sensors op die sagteware wys, sinvol is

Die opstel van die sender (afstandsbediening):

Eerstens kan u verifieer watter stok die kanaal in die skermkieslys beheer:

1. Voordat u die beheerder begin, moet u seker maak dat alle skakelaars op is en dat die gashendel (linkerstok) af is.
2. Begin die beheerder.
3. Hou die OK -knoppie ingedruk.
4. Gaan in Setup, dan Display.
5. U kan u stokke beweeg om te sien watter kanaal reageer.

Kies 'n model en 'n naam voordat u verder gaan:

1. Gaan in System-> Model select -> kies 'n model.
2. Gaan in Stelsel -> Modelnaam. En gee dit 'n naam. Hou op kanselleer om u veranderinge te stoor.
3. Gaan in System-> Type select en stel dit in as 'n vliegtuig of sweeftuig, selfs al is dit 'n vierwielmotor.
4. Stel afwerking in Subtrim -kieslys. As die stokke in hul neutrale posisie is, moet u die kanale (sien in die vertoningsmenu) op 0% vir die gaai, steek en rol.
5. Hou op kanselleer om u instellings te stoor.

Laat ons dan die Failsafe -instellings stel:

Dit verseker dat wanneer die hommeltuig te ver van die beheerder af gaan en die sein verlore gaan, dat al die kontroles in 'n neutrale posisie gaan. Om dit te kan doen, moet ons kanaal 1, 2 en 4 op 0% stel en failsafe daarop via Failsafe Menu aktiveer. Ons moet ook failsafe op die gashendel aktiveer en dit op 100%stel.

U kan ook die ander skakelaars op u beheerder gebruik deur dit in System-> Aux te aktiveer. skakelaars.

U kan meer inligting oor hierdie afdeling op ons webwerf hê.

Stap 6: Regstreekse stroom

Die Raspberry Pi is 'n rekenaar, en wat jy met 'n vlieënde rekenaar kan doen, beperk net jou verbeelding.

Om regstreeks te stroom:

1. Aktiveer die PiCamera. Om dit te doen, begin die Pi en koppel 'n muis en 'n monitor daaraan. Klik op die rasbian -logo links bo, kies voorkeure, dan Raspberry Pi -konfigurasie en maak dan op die koppelvlak -oortjie seker dat Camera aangeskakel is as aangeskakel. Klik dan op ok.
2. Laai die script af (bron van die kode: ewekansige nerd -tutoriale) en plaas dit in u tuisgids.
3. Begin die script deur '' python3 rpi_camera_surveillance_system.py '' op die terminaal te tik.

Sodra die script uitgevoer is, het u toegang tot u videostroom -webbediener op: https://: 8000. Vervang deur u eie Raspberry Pi IP -adres, in my geval

As u nie u Pi IP -adres ken nie, kan u dit weet deur ifconfig in die terminale te tik wat u die adres gee.

U het toegang tot die regstreekse streaming via enige toestel wat aan dieselfde netwerk as die Raspberry Pi gekoppel is. U hoef net die blaaier oop te maak.

U kan hierdie program ook vanaf u slimfoon begin. U hoef net die Terminus -app te installeer (as u 'n iPhone het).

Om die stroom direk te begin as die Pi aangeskakel is (dus as u drone aan is), tik u op die terminale:

sudo nano /home/pi/.bashrc

Gaan dan na die laaste reël en voeg by, eggo Hardloop by die boot

sudo python3/home/pi/rpi_camera_surveillance_system.py

sudo herlaai

Stoor u lêer deur op Ctrl+X te druk, tik Y en klik op Enter.

Baie geluk, u live stream is nou ingestel! U kan dit gebruik om u bure te bespied of FPV -wedrenne te doen!

Stap 7: Die kuns van PID Tuning

Jy is gereed vir jou eerste vlug. Die eerste ding wat u moet doen, is om u drone sonder 'n skroef uit te probeer om te sien of alles goed reageer.

Dan kan u u propellers byvoeg en baie stadig begin om die gas te verhoog om te sien of u kan opstyg.

Jou hommeltjie pendel waarskynlik stadig, vibreer of die motors fluit. Dit beteken dat u u PID -instellings moet opstel!

Hierdie deel neem 'n rukkie as u 'n baie stabiele hommeltuig wil hê wat goed reageer op u opdragte. Die PID -instelling is subjektief, dus dit hang van u af hoe u wil hê dat u hommeltuig moet vlieg. Hier is die prosedure:

1. Begin met 'n lae I op toonhoogte en rol (0,01) en verhoog P totdat u hoë frekwensie ossillasies sien en dit terugbring tot die laaste waarde.
2. Verhoog dan I op die toonhoogte en rol met inkremente van 0,01 totdat u weer trillings sien of u voel dat u drone styf is en nie reageer nie. Gewoonlik kan die I -instelling u help as u hoogte- en drifhoogtes ervaar. Dit keer die versteurings op u stelsel (die hommeltuig) teen.
3. Verlaag jou P as jy hoë frekwensie ossillasies sien.
4. Verlaag jou D as jou hommeltuig te gedemp lyk (laag om te reageer).

Vir die gaasas kan u dit gewoonlik by standaard laat, maar as u voel dat u hommeltuig in die gaasas dryf, kan u ek verhoog.

Stap 8: Volg my funksie

'N Outonome hommeltuig is wonderlik; dit kan vlieg en beweeg sonder om daaroor bekommerd te wees.

Die hommeltuig wat in hierdie tutoriaal gedoen word, kan dit doen deur die data te verwerk wat sy sensors vaslê.

Om 'n funksie soos persoonopsporing te implementeer, moet u:

1. Gebruik die kamera van die drone om hom te help om kennis te neem van sy omgewing.
2. Gebruik 'n kunsmatige visie -algoritme om die omgewing te ontleed.
3. Beplan die baan van die hommeltuig.
4. Beveel die rigting om na die hommeltuig te volg.

Meer spesifiek, die Pi -kamera kan 'n lewendige stroom beelde bied aan die Raspberry Pi, 'n rekenaar met genoeg krag om 'n paar kunsmatige visie -algoritmes uit te voer.

Hierdie algoritmes kan 'n persoon in 'n prentjie opspoor en die posisie van hierdie persoon ontleed. Haar kaskade -algoritme of diep neurale netwerke kan daarvoor nuttige algoritmes wees.

Deur die posisie van die persoon wat u wil volg, te ken, kan u dus beplan hoe die motors beweeg en watter rigting hulle moet neem, afhangende van die posisie van die voorwerp in die raam. Byvoorbeeld, as die persoon wat opgespoor moet word, regs van die raam wat deur die Pi -kamera geneem word, beveel die algoritme aan die drone om regs te draai.

Ten slotte, sodra die rigting wat die hommeltuig moet volg, gekies is, moet die Raspberry Pi 'n opdrag aan die Multiwii stuur om die drone in daardie rigting te laat gaan. Om dit te kan doen, is die MSP (Multiwii Serial Protocol) handig om te kommunikeer tussen u rekenaar (die Pi) en u vlugbeheerder.

Hier vind u 'n aangehegte manier om dit te kodeer.

'N Meer robuuste metode met behulp van tensorflow en diep neurale netwerke vir die opsporing van persone is op ons webwerf getoon.

U kan u ook baie ander maniere voorstel om u outonome drone te verbeter, soos om hom elke keer as hy 'n boom of 'n dier sien, 'n foto te neem. Voorkoming van voorwerpe is ook moontlik om te implementeer; u het net die drone ingestel om sy wedloop te stop as hy nader as 'n bepaalde afstand van 'n voorwerp is.

U kan ook op die webwerf leer hoe u 'n LED aan die Pi kan koppel en kan aanskakel as die hommeltuig iemand opspoor om te volg!

Stap 9: Happy Flying

Begin u hommeltuig en geniet u vlieg.

As u verder wil gaan en persoonopsporing op u drone wil implementeer, kan u ons webwerf raadpleeg vir 'n handleiding hieroor.

Dankie dat u hierdie tutoriaal gereed gemaak het!