Önvezető hajó építése (ArduPilot Rover): 10 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:39

Fusion 360 projektek »

Tudod mi a menő? Pilóta nélküli önvezető járművek. Valójában annyira menők, hogy mi (egyetemi kollégáim és én) már 2018 -ban elkezdtünk egyet építeni. Ezért is indultam el idén, hogy végre befejezzem a szabadidőmben.

Ebben az utasításban szeretném megosztani veletek ezt a projektet, és rávenni Önt saját önvezető járművének építésére. Készítettem egy kis YouTube -videót is, amely megkarcolja a projekt felületét, és gyorsan összefoglalja az összes balesetet. Ez az Instructable a korreláló útmutató, amely elmagyarázza, hogyan működik ez a dolog.

Kinek szól ez az utasítás és hogyan kell elolvasni

Ennek az Instructable -nek valójában két célja van. Mindenekelőtt szeretném megosztani, amit építettem és tanultam, és felkelteni az érdeklődését az önvezető járművek építése iránt. A másodlagos cél a projekt és annak részleteinek dokumentálása, így a régi egyetemem következő hallgatói csoportja, aki felveszi a projektet, tudja, mi a helyzet.

Ha csak szórakozásból van itt, figyelmen kívül hagyhatja az olyan részleteket, mint a paraméterlisták és a pontos kapcsolási rajzok. Az elején megpróbálom nagyon általánosnak tartani a lépéseket, így bármely ArduPilot RC hajóra alkalmazhatók, és a részleteket a végén tegyük.

A projekt két részben fejeződött be, és az Instructable ugyanazt a felépítést követi. Az első részt "izomnak" fogom nevezni, mivel az magában foglalja az összes teljesítményelektronikát és a hajók hajótestét. Aztán átmegyek az "agyon", ami egy kis doboz a csónak tetején, amely tartalmazza a fő vezérlőt és a vevőegység minden adását.

A Kenterprise eredete

Rendben, itt a projekt háttere, ha még nem hallottad a videóban. Ez a projekt 2018 -ban kezdődött, amikor még egyetemista voltam. A negyedik félév végén jártunk az ötödik felé. Egyetemünkön körülbelül 6 hónapig csapatprojektet végezhet. Választhat az előkészített projektek listájából (jó esély a jó osztályzatra), vagy elindíthatja saját projektjét (tudomásom szerint ezt még soha senki nem tette meg). Ehhez a projekthez 12 kreditpontot is kap, ami annyit ér, mint az agglegény dolgozat. Így a kudarc valóban megváltoztathatja az általános osztályzatot.

Természetesen úgy döntöttem, hogy a nulláról kezdek egy projektet, és találtam 4 szegény lelket, akik követnek engem ezen az úton egy csapatprojekt szemétdombjában. A minimálisan szükséges 5 fős csapatlétszámmal kezdtük, de később ketten elhagytuk. 1500 eurót is kaptunk, DE nem költhettük el azokat a kedves kínai webáruházakat, amelyek mindig a legújabb és legjobb elektronikával rendelkeznek. Ehelyett a régi jó német elektronikai beszállítókhoz kötődtünk. Spoiler: Ilyen módon lehetetlen önvezető hajóalkatrészt beszerezni.

Az eredeti ötlet

Amikor a projekt ötletén gondolkodtunk, arra gondoltunk, hogy valami drónnal kapcsolatos dolgot csinálunk, mert a drónok a valaha volt legmenőbb dolgok. A normál repülő drónok azonban már egy dolog, és valami újat akartunk építeni. Ezért úgy döntöttünk, hogy drónhajót építünk. Ezt az ötletet egy közeli tó miatt kaptuk.

A tó területe 12 km^2, és többnyire csak 1,5 m mély. Ez azt jelenti, hogy a nyári hónapban felmelegszik, miközben kevesebb víz is van benne. Tudod, hogy az életforma szereti a meleg vizeket: a cianobaktériumokat, Németországban kék algának is nevezik. Megfelelő körülmények között ezek a dolgok pillanatok alatt szaporodhatnak, és nagy területeket fedhetnek le, miközben toxinokat termelnek, amelyek károsíthatják az embereket és az állatokat egyaránt. A hajó célja a tó felszínének rendszeres söprése és az algea koncentrációjának mérése volt. Ezután az összegyűjtött adatokat ki lehet nyomtatni egy hőtérképre, hogy megértsük, milyen körülmények között épül fel az algea, és valós idejű figyelmeztetéseket adnak ki a helyieknek és a turistáknak.

Egy másik spoiler: Mi soha nem tudtunk mérőszerelvényt építeni a kék algákhoz, és felszerelni egy csónakra, mivel az ilyen szerelvények költségesek, és általában egy hajó 1mx1mx2m állványában vannak elhelyezve, ami 1 méter hosszúságban nem praktikus méret. hajó. Az új fókusz az, hogy automatikusan és olcsón készítsen mélységi térképeket a tóról, hogy a helyi biológus láthassa, hogyan változik a tómeder az idő múlásával. A szkennelés jelenleg nagyon költséges a szükséges fizikai munka miatt.

Egy lefelé tartó spirál

Vissza a történethez. A háttértudás összegyűjtésének és a tervezésnek az első két hónapjában fontolóra vettük, hogy mire lesz szüksége egy ilyen hajónak: hajótest, elektromos hajtáslánc, önvezető képesség, internetvezérlés,…. Ekkor döntöttem úgy, hogy szinte mindent magunknak kell megépítenünk, az autonóm vezetésre összpontosítva. Ez rossz ötlet volt, olyan ötlet, amely nagyjából kudarcra volt ítélve, és kitalálja, mit tett? Pontosan, 6 hónappal később időt és izzadságot töltöttünk egy hatalmas RC hajóba, a Kenterprise -be (Infographic a 4. képen). Útközben korlátozott pénzekkel, rendelkezésre álló elektronikával és rossz csapatkezeléssel küzdöttünk, amiért én vállalom a felelősséget.

Ott volt tehát a Kenterprise, egy önálló mérőjármű, amely nem volt önálló és nem mért semmit. Nem sok siker, mint látható. Az utolsó bemutatónkon grilleztünk. Szerencsére professzorunk elismeri hallott munkánkat, és így is jó osztályzatot kapott, rosszabbul, mint bármelyik másik projektcsoport az elmúlt években, de rendben.

2020 -as frissítés

Ezt a hallgatói projektet abszolút szemétlerakó tűznek tartanám, de ahogy a régi mondás tartja: "a szemétdomb hegye megerősít". Ez a tapasztalat valóban segített abban, hogy megfelelően méretezzem céljaimat és összpontosítsak az összes következő projektemben. Továbbra is szeretem a pilóta nélküli jármű ötletét, amely segíthet a biológusoknak a tó felmérésében, és az önvezető hajó építésének általános vonzerejét. Éppen ezért most, egy évvel később, befejezni akartam az újonnan megszerzett FPV drone tudásom, a gyönyörű nyílt forráskódú ArduPilot projekt és az olcsó elektronikai oldalak erejének felhasználásával.

A cél nem az volt, hogy teljes értékű mérőcsónakot készítsenek belőle, hanem az összes rendszer üzembe helyezése és egy automatikus pilóta telepítése. Nem kell tökéletesnek lennie. Csak azt akartam látni, hogy ez a hajó önmagában a koncepció bizonyítéka.

Ezután átadom a WORKING autonóm hajót az egyetemnek a jövőbeli projektekhez, például a tengerfenék feltérképezéséhez. Mellesleg nem voltam egyedül. Ammar barátom, aki 2018 -ban is a projektcsoport tagja volt, segített a hajó tesztelésében.

Minden további nélkül menjünk bele

1. lépés: Izmok: a Hull

A hajótest a hajó legnagyobb része. Nem csak a hatalmas méretei (100 cm*80 cm) miatt, hanem azért is, mert sok időbe telt ennek az egyedi szerkezetnek az elkészítése. Ha megismételném, akkor biztosan a polcrészeket választanám. Egy polcon lévő RC csónak sajnos nem szerepelt a kártyákon, mivel ezek a hajók nagyon korlátozott terhelhetőséggel rendelkeznek. Valami olyan, mint egy bodyboard vagy egy szörfdeszka, vagy csak néhány PVC cső a hardverboltból, sokkal egyszerűbb megoldás lett volna, amit csak ajánlani tudok.

Mindenesetre, a hajótestünk egy 3D modellel kezdődött a Fusion 360 -ban. Készítettem egy nagyon részletes modellt, és többször megismételtem, mielőtt ténylegesen elkezdtük építeni. Gondoskodtam arról, hogy a modell minden alkatrészét megfelelő súlyokkal lássam el, sőt modelleztem a belső teret. Ez lehetővé tette számomra, hogy megtudjam a csónak hozzávetőleges súlyát, mielőtt megépíteném. Néhány felhajtóerő -kalibrációt is elvégeztem úgy, hogy beszereltem egy "vízvonalat", elvágtam vele a járművet és kiszámítottam a víz alatti térfogatot. A hajó katamarán, mivel ez a fajta jármű nagyobb stabilitást ígér, mint egy hajótest.

Rengeteg modellezési óra után elkezdtük életre kelteni a hajót azzal, hogy a két hajótest alapformáját kivágtuk polisztirol lemezekből. Ezután formára vágták őket, betöltötték a lyukakat, és sok csiszolást végeztünk. A két hajótestet összekötő híd csak egy nagy fadoboz.

Mindent 3 réteg üvegszállal borítottunk. Ez a lépés körülbelül 3 hetet vett igénybe, és több napos kézi csiszolást igényelt, hogy tisztán sima felületet kapjunk (0/10 nem javasoljuk). Ezt követően szép sárgára festettük, és hozzáadtuk a "Kenterprise" nevet. A név a német "kentern" szó kombinációja, amely süllyedést jelent, és a "USS Enterprise" Star Trek űrhajó. Mindannyian azt gondoltuk, hogy ez a név abszolút alkalmas az általunk létrehozott szörnyűségre.

2. lépés: Izmok: hajtórendszer

A motorok és vitorlák nélküli csónak vezetési jellemzői egy darab sodrott fa. Ezért meghajtórendszert kellett hozzáadnunk az üres hajótesthez.

Egy másik spoilert szeretnék adni: A választott motorok túl erősek. Leírom a jelenlegi megoldást és annak hiányosságait, valamint javaslok egy alternatív meghajtórendszert.

A jelenlegi megoldás

Nem igazán tudtuk, hogy mekkora tolóerőre van szükség a hajónak, ezért beszereztünk magunknak két ilyen versenycsónak -motort. Mindegyik egy 1 m hosszú RC versenycsónak meghajtására szolgál, és a megfelelő elektronikus sebességszabályozó (ESC) folyamatosan 90A -t képes leadni (ez a fogyasztás egy óra alatt lemerít egy nagy autó akkumulátort).

Vízhűtést is igényelnek. Általában egyszerűen össze kell kötni az ESC -t és a motort valamilyen csővel, a bemeneti nyílást a csónak elejére kell helyezni, és a kimenetet a propeller elé kell helyezni. Így a légcsavar áthúzza a tó vizét a hűtőrendszeren. A szóban forgó tó azonban nem mindig tiszta, és ez a megoldás eltömítheti a hűtőrendszert, és motorhibát okozhat kint a tavon. Ezért úgy döntöttünk, hogy egy belső hűtőkört választunk, amely a vizet a hajótest tetején lévő hőcserélőn keresztül szivattyúzza (3. kép).

A hajónak jelenleg két vizespalackja van, és nincs hőcserélője. A tartályok egyszerűen növelik a termikus tömeget, így a motorok felmelegedése sokkal tovább tart.

A motortengely két kardáncsuklón, egy tengelyen és egy úgynevezett farcsövön keresztül csatlakozik a támasztékhoz, amely megakadályozza a víz kiáramlását. A szerelvény oldalnézete a második képen látható. A motort szögben szerelik fel 3D nyomtatott tartóval, és a kellékeket is kinyomtatják (mert eltörtem a régieket). Nagyon meglepődtem, amikor megtudtam, hogy ezek a kellékek ellenállnak a motorok erőinek. Erősségük alátámasztására a pengéket 2 mm vastagra készítettem, és 100% -os kitöltéssel kinyomtattam őket. A kellékek tervezése és kinyomtatása valójában nagyon jó lehetőség arra, hogy kipróbáljon különféle kellékeket, és megtalálja a leghatékonyabbat. Csatoltam a kellékeim 3D modelljeit.

Egy lehetséges alternatíva

A tesztelés kimutatta, hogy a hajónak csak a gázkar 10-20% -ára van szüksége ahhoz, hogy lassan mozogjon (1 m/s sebességgel). Ha egyenesen a 100% -os fojtószelepre megy, óriási áramütést okoz, ami teljesen letiltja az egész hajót. A hűtőrendszer követelménye is elég bosszantó.

Jobb megoldás lehet az úgynevezett tolóerő. A tolóhajtóműben a motor közvetlenül a légcsavarhoz van csatlakoztatva. Ezután az egész szerelvényt víz alá merítik, és ezért lehűtik. Itt van egy link egy kis tolóerőhöz a megfelelő ESC -vel. Ez 30 A maximális áramot biztosíthat, ami megfelelőbb méretnek tűnik. Valószínűleg kisebb áramcsúcsokat hoz létre, és a gázkart nem kell annyira korlátozni.

3. lépés: Izmok: kormányzás

A hajtás menő, de egy hajónak is meg kell fordulnia. Ennek eléréséhez többféle módszer létezik. A két leggyakoribb megoldás a kormánylapát és a differenciális tolóerő.

A Rudders nyilvánvaló megoldásnak tűnt, ezért nekiálltunk. Modelleztem egy kormányszerkezetet Fusion -ben, és 3D -ben kinyomtattam a kormányokat, a csuklópántokat és a szervoállványt. A szervókhoz két nagy, 25 kg -os szervót választunk, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy a viszonylag nagy kormányok képesek ellenállni a víz ellenállásának. Ezután a szervót a hajótest belsejébe helyezték, és egy vékony huzalok segítségével egy lyukon keresztül csatlakoztatták a kormányhoz kívülről. Csatoltam egy videót a kormányok működéséről. Nagyon kellemes nézni ezt a mechanikus szerelvényt.

Bár a kormányok jól néztek ki, az első próbaút során kiderült, hogy a fordulási sugár velük 10 m körül van, ami borzasztó. Továbbá a kormányok hajlamosak leválni a szervókról, ami miatt a hajó nem tud kormányozni. Az utolsó gyenge pont a vezetékek lyuka. Ez a lyuk olyan közel volt a vízhez, hogy a tolatás következtében a víz alá merült, ezért elöntötte a hajótest belsejét.

Ahelyett, hogy megpróbálnám kijavítani ezeket a problémákat, eltávolítottam a kormányokat, bezártam a lyukakat, és differenciális tolóerő -megoldást kerestem. Differenciális tolóerő esetén a két motor az ellenkező irányba fordul, hogy a jármű elforduljon. Mivel a csónak majdnem olyan széles, mint rövid, és a motorok messze helyezkednek el a központtól, ez lehetővé teszi a helyben történő fordulást. Csak egy kis konfigurációs munkát igényel (az ESC és a fő vezérlő programozása). Ne feledje, hogy a differenciális tolóerőt használó hajó körökben halad, ha az egyik motor meghibásodik. Lehet, hogy egyszer vagy kétszer tapasztaltam ezt az előző lépésben leírt aktuális tüske probléma miatt.

4. lépés: izmok: akkumulátor

Számomra úgy tűnik, hogy az RC komponenseket, mint amilyeneket ebben a csónakban használnak, szinte bármivel meg lehet táplálni, kezdve az óra akkumulátorától az atomerőműig. Nyilvánvaló, hogy ez egy kicsit túlzás, de meglehetősen széles feszültségtartományuk van. Ez a tartomány nincs beírva az adatlapokba, legalábbis nem voltban. Az S-besorolásban rejtőzik. Ez a besorolás azt írja le, hogy hány soros akkumulátorcellát képes kezelni. A legtöbb esetben a lítium -polimer (LiPo) cellákra vonatkozik. Ezek feszültsége 4,2 V, amikor teljesen fel van töltve, és körülbelül 3 V feszültség, ha üres.

A csónakmotorok azt állítják, hogy képesek kezelni a 2–6 másodperceket, ami 6V feszültségtartományt jelent, egészen 25,2 V -ig. Bár nem mindig bíznék a felső határban, mivel egyes gyártók köztudottan olyan alkatrészeket helyeznek el a táblájukon, amelyek csak alacsonyabb feszültségeket képesek elviselni.

Ez azt jelenti, hogy a használható akkumulátorok széles választéka áll rendelkezésre, amennyiben képesek a szükséges áramot leadni. És valójában néhány különböző elemen mentem keresztül, mielőtt megfelelőt építettem volna. Íme egy rövid összefoglaló a három akkumulátor -iterációról, amelyeken a hajó (eddig) keresztülment.

1. LiPo akkumulátor

Amikor terveztük a hajót, fogalmunk sem volt, mennyi energiát fogyaszt. Az első akkumulátorhoz úgy döntünk, hogy egy csomagot építünk a jól ismert 18650 lítium -ion cellákból. Ezeket 4S 10P csomagolásba forrasztottuk nikkelcsíkok segítségével. Ennek a csomagnak a feszültsége 12V és 16,8V között van. Mindegyik cella 2200mAh kapacitással rendelkezik, és a maximális kisülési sebesség 2C (elég gyenge), így 2*2200mA. Mivel 10 cella van párhuzamosan, csak 44A csúcsáramot képes leadni, és 22Ah kapacitással rendelkezik. Felszereltük a csomagot egy akkumulátor -kezelő táblával is (később a BMS -ről), amely gondoskodik a töltéskiegyenlítésről és korlátozza az áramot 20A -ra.

A hajó tesztelésekor kiderült, hogy a 20A maximális áram waaaaay kevesebb, mint a motorok fogyasztják, és a BMS folyamatosan csökkentette az áramot, ha nem voltunk óvatosak a gázkarral. Ezért úgy döntöttem, hogy áthidalom a BMS -t, és az akkumulátort közvetlenül a motorokhoz csatlakoztatom, hogy megkapjam a teljes 44Amp -ot. Rossz ötlet!!! Míg az akkumulátorok valamivel több energiát tudtak leadni, a cellákat összekötő nikkelcsíkok nem tudták kezelni. Az egyik csatlakozás megolvadt, és a csónak fa belseje füstöt okozott.

Igen, tehát ez az akkumulátor nem volt igazán megfelelő.

2. Autó akkumulátor

A koncepció 2020 -as bizonyításához úgy döntöttem, hogy nagyobb akkumulátort használok. Azonban nem akartam extra pénzt költeni, ezért egy régi autó akkumulátort használtam. Az autóakkumulátorokat nem kell teljesen lemeríteni és újratölteni, azokat mindig teljesen feltöltött állapotban kell tartani, és csak rövid áramú kitöréshez kell használni a motor beindításához. Ezért nevezik őket indítóakkumulátoroknak. RC járművek akkumulátoraként való használatuk jelentősen csökkenti élettartamukat. Van egy másik típusú ólomakkumulátor is, amely gyakran ugyanazzal az alaptényezővel rendelkezik, és kifejezetten többször lemerítendő és újratölthető, deep ciklusú akkumulátor.

Tisztában voltam az akkumulátor hiányosságaival, de gyorsan ki akartam próbálni a hajót, és az akkumulátor amúgy is régi volt. Nos, túlélte a 3 ciklust. Most a feszültség 12V -ról 5V -ra csökken, amikor megnyomom a gázkart.

3. LiFePo4 akkumulátor

"A harmadik alkalom varázsa" - mondják. Mivel továbbra sem akartam a saját pénzemet költeni, az egyetemem segítségét kértem. Bizony, végig az álmom akkumulátorát birtokolták. Uniink részt vesz a "Formula Student Electic" versenyen, ezért elektromos versenyautóval rendelkezik. A versenyző csapat korábban LiFePo4 cellákról 18650 LiPo cellákra váltott, mivel ezek könnyebbek. Tehát több, használt LiFePo4 -sejtjük van, amelyekre már nincs szükségük.

Ezek a cellák feszültségtartományukban különböznek a LiPo vagy LiIon celláktól. A névleges feszültség 3,2 V, és 2,5 és 3,65 V között mozog. Ebből a 60Ah -s cellából 3 -at összeszereltem egy 3S -es csomagba. Ez a csomag 3C csúcsáramot képes leadni. 180A, és maximális feszültsége mindössze 11V. Úgy döntöttem, hogy alacsonyabb rendszerfeszültséget választok a motor áramának csökkentése érdekében. Ez a csomag végül lehetővé tette számomra, hogy több mint 5 percig vezessem a hajót, és kipróbáljam az önvezető képességeket.

Néhány szó az akkumulátor töltéséről és biztonságáról

Az akkumulátorok koncentrálják az energiát. Az energia hővé alakulhat, és ha ez a hő akkumulátoros tűz alakját ölt, akkor probléma van a kezében. Ezért kell az elemekkel az őket megillető tisztelettel bánni, és fel kell szerelni őket a megfelelő elektronikával.

Az akkumulátorcelláknak 3 módja van a meghalásra.

1. A kisütés a minimális feszültség alá (hideg halál)
2. a maximális névleges feszültség feletti töltés (duzzanatot, tüzet és robbanást okozhat)
3. túl sok áramot húzni vagy rövidre zárni (tehát tényleg meg kell magyaráznom, miért lehet ez rossz)

Az akkumulátorkezelő rendszer mindezt megakadályozza, ezért érdemes használni őket.

5. lépés: Izmok: huzalozás

Az izomrész bekötése az első képen látható. Az alján van az akkumulátor, amelyet meg kell olvasztani egy megfelelő biztosítékkal (jelenleg nincs). Két külső érintkezőt adtam hozzá a töltő csatlakoztatásához. Jó ötlet lenne ezeket megfelelő XT60 csatlakozóra cserélni.

Ezután van egy nagy akkumulátorkapcsolónk, amely összekapcsolja a rendszer többi részét az akkumulátorral. Ennek a kapcsolónak van egy tényleges kulcsa, és hadd mondjam el, annyira megnyugtató elfordítani, és látni, ahogy a csónak életre kel.

Az agy csatlakozik a földelt akkumulátorokhoz, míg az ESC -ket és a szervókat shunt ellenállás választja el egymástól. Ez lehetővé teszi az áram mérését a kis narancssárga csatlakozón keresztül, mivel kis feszültségcsökkenést okoz a sönt ellenálláson. A többi vezeték csak piros -piros és fekete -fekete. Mivel a szervókat már nem igazán használják, egyszerűen figyelmen kívül hagyhatók. A hűtőszivattyúk az egyetlen alkatrészei a hajónak, amely pontosan 12 V -ot igényel, és úgy tűnik, hogy nem működnek jól, ha a feszültség magasabb vagy alacsonyabb. Ezért szükségük van egy szabályozóra, ha az akkumulátor feszültsége 12 V felett van, vagy egy fokozatos átalakítóra, ha ez alatt van.

Kormánykormányzás esetén mindkét ESC jelvezeték ugyanazon a csatornán megy az agyon. A hajó azonban most differenciális tolóerőt használ. csúszókormányzás, így minden ESC -nek saját külön csatornával kell rendelkeznie, és a szervókra egyáltalán nincs szükség.

6. lépés: Agy: összetevők

Az agy egy nagy doboz tele érdekes elektronikával. Ezek közül sok megtalálható az FPV verseny drónokban, és néhányat tulajdonképpen a saját drónomból vettem ki. Az első képen az összes elektronikus modul látható. Szépen egymásra vannak halmozva sárgaréz NYÁK -állványok segítségével. Ez azért lehetséges, mert az FPV-komponensek speciális formatervezési formákban kerülnek a verem helyére. Kötegünk alulról felfelé a következőket tartalmazza:

Áramelosztó tábla (PDB)

Ez a dolog pontosan azt teszi, amit a név sugall, és elosztja az erőt. Az akkumulátorból két vezeték érkezik, és több forrasztópadot kínál különböző modulok csatlakoztatásához az akkumulátorhoz. Ez az PDB 12V és 5V szabályozót is kínál.

Repülésvezérlő (FC)

A repülésvezérlő az ArduPilot Rover firmware -t futtatja. Különféle dolgokat végez. A motorvezérlőket több PWM kimeneten keresztül vezérli, figyeli az akkumulátor feszültségét és áramát, csatlakozik a különböző érzékelőkhöz és a bemeneti és kimeneti eszközökhöz, valamint giroszkópot is tartalmaz. Mondhatnánk, hogy ez a kis modul az igazi agy.

RC vevő

A vevőegység távirányítóhoz van csatlakoztatva. Esetemben ez egy RC repülőgépekhez készült FlySky távirányító, amely tíz csatornával rendelkezik, és még kétirányú kommunikációt is létesít, így a távirányító jeleket is tud fogadni a vevőkészülékről. A kimeneti jelek egyenesen az FC-hez jutnak el egyetlen vezetéken keresztül az úgynevezett I-busz protokoll használatával.

Videó adó (VTX)

Az agydobozban van egy kis analóg kamera. A kamera videojelét továbbítja az FC, amely a képernyőn megjelenő képernyőt (OSD) egészíti ki a videofolyamhoz, amely információkat tartalmaz, például az akkumulátor feszültségét. Ezt követően továbbítják a VTX -hez, amely továbbítja azt egy másik, 5,8 GHz -es vevőkészülékhez. Ez a rész nem feltétlenül szükséges, de jó látni, amit a csónak lát.

A doboz tetején egy csomó antenna található. Az egyik a VTX -től, kettő az RC -vevőtől származik. A másik két antenna a következő összetevőkből áll.

Telemetriai modul

A 433 MHz -es antenna egy telemetriai modulhoz tartozik. Ez a kis adó egy bemeneti/kimeneti eszköz, amely összeköti a repülésvezérlőt a földi állomással (egy laptop 433 MHz -es USB hardverkulccsal). Ez a kapcsolat lehetővé teszi a kezelő számára, hogy távolról módosítsa a paramétereket, és adatokat szerezzen be a belső és külső érzékelőkről. Ez a link használható a csónak távvezérlésére is.

GPS és iránytű

A hajó tetején lévő nagy kerek dolog valójában nem antenna. Nos, ez egyfajta, de ez egy teljes GPS -modul és iránytűmodul is. Ez teszi lehetővé a csónak helyzetének, sebességének és irányának megismerését.

A drónpiac növekedésének köszönhetően az egyes modulok széles választéka közül választhat. A legvalószínűbb, hogy érdemes váltani az FC. Ha több érzékelőt szeretne csatlakoztatni, és több bemenetre van szüksége, számos hatékonyabb hardveropció áll rendelkezésre. Itt található az ArduPilot által támogatott FC -k listája, még egy málna pi is rajta.

És itt van egy kis lista a használt összetevőkről:

• FC: Omnibus F4 V3S Aliexpress
• RC vevő: Flysky FS-X8B Aliexpress
• Telemetriai távadó készlet: 433MHz 500mW Aliexpress
• VTX: VT5803 Aliexpress
• GPS és iránytű: M8N Aliexpress
• Ház: 200x200x100 mm IP67 Aliexpress
• Távirányító: FLYSKY FS-i6X Aliexpress
• Videó vevő: Skydroid 5, 8 Ghz Aliexpress

7. lépés: Agy: vezetékek

Az agy működési feszültségét közvetlenül az akkumulátorból kapja. Analóg feszültséget is kap az áramáramkörből, és mindkét motor vezérlőjeleit adja ki. Ezek a külső kapcsolatok, amelyek az agydoboz kívülről érhetők el.

A belseje sokkal összetettebbnek tűnik. Ezért készítettem az első képen a kis kapcsolási rajzot. Ez mutatja az előző lépésben leírt összes összetevő közötti kapcsolatot. Készítettem pár hosszabbító kábelt is a PWM kimeneti csatornákhoz és az USB -porthoz, és a ház hátsó részéhez irányítottam őket (lásd a 3. ábrát).

A köteg rögzítéséhez a dobozhoz 3D nyomtatott alaplemezt használtam. Mivel az alkatrészek (különösen a VTX) hőt termelnek, egy 40 mm -es ventilátort is csatlakoztattam egy másik 3D nyomtatott adapterrel. Hozzáadtam 4 fekete műanyag darabot a szélekhez, hogy a dobozt a fedél kinyitása nélkül csavarja a hajóra. Az összes 3D nyomtatott rész STL fájljai csatolva vannak. Epoxit és forró ragasztót használtam, hogy mindent a ragasztóhoz ragaszthassak.

8. lépés: Agy: ArduPilot beállítás

Az Ardupilot Wiki részletesen leírja a rover beállítását. Itt a Rover dokumentációja. Itt csak a felszínt fogom karcolni. Alapvetően a következő lépések vannak az ArduPilot Rover üzembe helyezéséhez, miután minden megfelelően be van kötve:

1. Flash ArduPilot firmware az FC -hez (Tipp: ehhez használhatja a Betaflight -ot, egy általános FPV drone szoftvert)
2. Telepítsen egy Ground Station szoftvert, mint például a Mission Planner, és csatlakoztassa a táblát (lásd a küldetéstervező felhasználói felületét az 1. képen)

3. Végezze el az alapvető hardverbeállítást

   • kalibrálja a giroszkópot és az iránytűt
   • kalibrálja a távirányítót
   • kimeneti csatornák beállítása

4. Hajtson végre egy fejlettebb beállítást a paraméterek listájának megtekintésével (2. kép)

   • feszültség- és áramérzékelő
   • csatornaleképezés
   • LED -ek
5. Végezzen próbautat, és hangolja be a fojtószelep és a kormányzás paramétereit (3. kép)

És bumm, van önvezető roverje. Természetesen ezek a lépések és beállítások eltartanak egy ideig, és az olyan dolgok, mint az iránytű kalibrálása meglehetősen unalmasak lehetnek, de a dokumentumok, az ArduPilot fórumok és a YouTube oktatóanyagok segítségével végül eljuthat oda.

Az ArduPilot több száz paraméterrel rendelkező, fejlett játszóteret kínál, amelyekkel szinte bármilyen önvezető járművet felépíthet. És ha hiányzik valami, akkor vegye fel a kapcsolatot a közösséggel, hogy felépítse, mivel ez a nagyszerű projekt nyílt forráskódú. Csak bátorítani tudom, hogy próbálja ki, mivel valószínűleg ez a legegyszerűbb módja annak, hogy bejusson az autonóm járművek világába. De itt van egy kis profi tipp: Próbálja ki egy egyszerű járművel, mielőtt óriási RC csónakot épít.

Itt van egy kis lista azokról a speciális beállításokról, amelyeket az adott hardverbeállításomnál tettem:

• Csatornaleképezés megváltozott az RC MAP -ban

  • Pitch 2-> 3
  • Fojtószelep 3-> 2
• Aktivált I2C RGB LED -ek
• Keret típus = csónak
• Skid Steering beállítása
  • 1. csatorna = fojtószelep bal
  • 2. csatorna = ThrottleRight
• 8. csatorna = Repülési mód
• 5. csatorna = élesítés/hatástalanítás

• Állítsa be az áram- és akkumulátorfigyelőt

  • BATT_MONITOR = 4
  • Ezután indítsa újra. BATT_VOLT_PIN 12
  • BATT_CURR_PIN 11
  • BATT_VOLT_MULT 11.0

9. lépés: Agy: Egyedi LED -vezérlő

Első díj a Make it Move versenyen 2020