Kövess engem - Raspberry Pi Smart Drone Guide: 9 lépés

2025 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2025-01-23 14:47

Mindig azon töprengett, hogyan készítsen drónt A-Z-ből?

Ez az oktatóanyag bemutatja, hogyan kell lépésről lépésre megtenni egy 450 mm-es quadcoptert az alkatrészek megvásárlásától kezdve a légi robot teszteléséig az első repüléskor.

Ezenkívül a Raspberry Pi és a PiCamera segítségével élő videót közvetíthet a készüléken, és vezérelheti drónját első személy nézetben! A Raspberry Pi lehetőséget kínál arra is, hogy még tovább fejlessze drónját, és olyan funkciókat adjon hozzá, mint a személykövetés, az akadályok elkerülése és az időjárás állomás. Ez az oktatóanyag megmutatja, hogyan lehet a drónodat követni.

A Raspberry Pi előnye elsősorban az, hogy képes néhány mesterséges látási algoritmust feldolgozni olyan funkciókhoz, amelyek megkövetelik, hogy a drón „okos” legyen.

Ebben az oktatóanyagban megtanulhatja:

• Milyen szerszámokat/alkatrészeket kell vásárolnia
• Hogyan rögzítsük a keret összes részét
• Hogyan hozzuk létre a csatlakozásokat a meghajtó rendszerhez
• A mikrovezérlő beállítása
• Hogyan lehet csatlakoztatni a vevőegységet az adóhoz
• Hogyan lehet streamelni a drón által készített videót a telefonján
• Hogyan hangolja be a PID -t a jobb ellenőrzés érdekében
• Hogyan lehet megvalósítani a személykövetést

A drónnak van egy piros LED -je, amely akkor világít, amikor a drón valakit keres, és egy zöld LED, amikor valakit észlelnek, és a drón követi őt. Van egy gomb is, amely kikapcsolja a Pi -t, mielőtt leválasztja az akkumulátort a Raspberry Pi SD -kártyájáról.

Ennek az oktatóanyagnak az a célja, hogy meghatározza a testreszabható intelligens drón építésének alapjait, így ha teljesen kezdő vagy, akkor jó helyen jársz!

1. lépés: Áttekintés

A quadcopter építéséhez 4 motorra és 4 ESC -re (elektronikus sebességszabályozó) van szükség, amelyek mindegyike egy motorhoz van csatlakoztatva. Tápellátó táblát használnak az akkumulátor áramellátásának elosztására a 4 ESC -hez.

Az ESC megkapja a parancsot a repülésirányítótól (itt MultiWii kártya), és továbbítja a motornak.

Ez a repülésvezérlő giroszkóppal, gyorsulásmérővel és barométerrel rendelkezik. Hozzáadhat bluetooth modult és GPS -t is.

A Raspberry Pi és a repülésvezérlő közötti kapcsolat létrehozásához FTDI adaptert használunk. Így a Pi -ről parancsokat küldhetünk a vezérlőnek. Továbbá, a PID kalibráláshoz és a Mulltiwii firmware -jének a repülésvezérlőre való feltöltéséhez az FTDI nagyon hasznos lesz.

Végül távolról irányítjuk a drónt egy távirányítóval, amely parancsokat küld a vevőknek, és elküldi azokat a repülésirányítónak.

A Raspberry Pi olyan streamet is biztosít, amely bármely böngészőben megtekinthető egy eszközről, például telefonról. Így megtekinthetjük, mit lát a Pi kamera, amikor a levegőben van.

2. lépés: Az alkatrészek összegyűjtése

Az oktatóanyag sikeres elvégzéséhez a következő részekre van szükség:

1) A keret: 4 tengelyes 450 F keret

2) Az adó és a vevő: Flysky FS-i6X

3) A Raspberry Pi: Raspberry Pi 3 B modell alaplap

4) A kamera: PiCamera

5) A mikrokontroller: Crius MultiWii SEV2.6

6) Az FTDI: FTDI USB - TTL /FT232 átalakító

7) Kis vezetékek: Elegoo 120db tarka Dupont huzal

8) A motorok (x4): Liobaba 1100KV 2-4S kefe nélküli motor

9) Az ESC -k (x4): Brushless ESC 30A Brushless ESC firmware w / 5V 3A UBEC

10) Az akkumulátor: HRB 11.1V 5000mAh 3S 50C-100C LiPo akkumulátor

11) A csatlakozók: Aranyozott, 3,5 mm-es (x4) csatlakozók és az Artrinck XT-60 60A/100A férfi hüvely

12) A propellerek (x3): FidgetGear 10x4.5 propeller (kék)

13) A repülésvezérlő rögzítő párnája: Flight Controller Mounting Pad

14) Néhány hőre zsugorodó hüvely: Zsugorodó cső - SODIAL

15) Vezetékek: 16GA vezeték

16) A forrasztópáka: Holife forrasztópáka készlet, 60W 110V állítható hőmérsékletű hegesztőeszköz

Választható

• Zümmögő: Venom kisfeszültségű monitor 2S -8S LiPO akkumulátorokhoz
• Támogató/állvány a Pi és a repülésvezérlő számára: Dobozos tárolótok a Raspberry Pi számára
• Javítsa forrasztási élményét az Elenco segítő kezeivel és a 60-40 ón ólom ólommag forrasztóval

Ezen alkatrészek ÖSSZES költsége 450,71 CAN $.

3. lépés: Alkatrészek forrasztása és rögzítése a kereten

Két rész forrasztásra szorul:

1. Az ESC -k (nem tartozékok a végtagokon)
2. Az áramelosztó tábla (esetünkben a keretbe integrálva)

Használja a női tx csatlakozókat az elosztótáblához hozzáadott vezetékeken, a férfi tx csatlakozókat az ESC -k elosztótábla oldalsó vezetékein, és az arany 3,5 mm -es csatlakozókat az ESC -k motoroldali vezetékein. Ne felejtse el hozzáadni a hőre zsugorodó köpenyt a szigeteléshez (nem akarunk csupasz drótot látni).

Tanácsok forrasztáshoz:

• Használja a közepes méretű laposvas -hegyet (a forrasztókészletben található), és melegítse fel a forrasztópáka 400 ° C -ra.
• Gyakran tisztítsa meg a forrasztóhuzal hegyét a vízszivaccsal.
• Olvasson fel forrasztást a két felületen, amelyeket először csatlakoztatni szeretne, majd ragassza össze és adjon hozzá további forrasztást.

Ha többet szeretne megtudni arról, hogyan forraszthat mindent, ne habozzon, nézzen szét weboldalunkon.

Rögzítse az alkatrészeket a keretre:

1. Két csavar segítségével rögzítse a motorokat mindkét kar végében.
2. Rögzítse az elektronika tartóját a vázon anyákkal és csavarokkal.
3. Rögzítse a Pi -t a tartóra anyákkal és csavarokkal.
4. Ragasszon fel néhány rögzítőlapot (a rezgések elnyeléséhez) a tartó tetejére, és ragassza rá a Multiwii -t, ügyelve arra, hogy pontosan a keret közepén legyen, és a nyíl két azonos színű kar között mutasson.
5. Ragassza a vevőt a tartóhoz néhány tépőzárral.
6. Tegye fel az ESC-ket mindkét karjára nyakkendővel.
7. Pántok segítségével rögzítse az akkumulátort a keret alsó szintjén.
8. Fúrja meg a légcsavarokat, és helyezze őket a motorokra a motorhoz mellékelt speciális csavar segítségével

4. lépés: A kapcsolatok

A vevő számára:

• Csatlakoztassa a MultiWii fojtószelepeit a vevő 3. csatornájához.
• Csatlakoztassa a tekercseket a vevő 1 -es csatornájához.
• Csatlakoztassa a Pitch csapokat a 2 -es csatornához.
• Csatlakoztassa az Yaw csapokat a 4 -es csatornához.
• Csatlakoztassa az 1 -es segédeszközt az 5 -ös csatornához.

Az ESC -k esetében:

Multiwii -vel előre nézve, és az ESC parancscsatlakozójának fekete vezetékével a Multiwii alsó csapján;

• Csatlakoztassa a bal felső ESC-t a D3-hoz.
• Csatlakoztassa a jobb felső ESC-t a D10-hez.
• Csatlakoztassa a jobb alsó ESC-t a D9-hez.
• Csatlakoztassa a bal alsó ESC-t a D11-hez.

A Pi számára:

• Csatlakoztassa a PiCamera -t.
• Csatlakoztassa az FTDI-t egy mini-USB/USB adapterhez, és csatlakoztassa a Pi-hez, valamint csatlakoztassa az FTDI-tűket vagy a MultiWii FTDI-tűit.
• Csatlakoztassa a MultiWii - és + érintkezőit a Pi 5V -os és földelt GPIO -csapjaihoz.

A motorokhoz

Alapértelmezés szerint a motorok az óramutató járásával ellentétes irányba (CCW) forognak. Tehát a bal felső és a jobb alsó motoroknál meg kell fordítani a vezetékek csatlakozását az ESC-vel (a fekete a pirossal és a piros a feketével), így az óramutató járásával megegyező irányban lesz (CW).

5. lépés: Állítsa be az egészet

Távolítsa el a légcsavarokat a következő lépésekhez.

Az ESC programozása:

Az elektronikus fordulatszám -szabályozó vezérli a motort, ezért rengeteg lehetőség áll rendelkezésre, és Önön múlik, hogy személyre szabja -e az ESC -t, hogy a kívánt módon viselkedjen.

Távolítsa el az összes vezetéket, amely a vevőkészülékhez van csatlakoztatva.

Minden ESC esetében:

1. Csak egy ESC -t csatlakoztasson az áramellátáshoz (esetünkben az elosztóhoz), és győződjön meg arról, hogy az akkumulátor ki van húzva.
2. Helyezze az ESC csapokat a vevő fojtószelep -csatornájába (esetünkben a 3. csatornába).
3. Kapcsolja be az adót.
4. Állítsa a gázkart a maximális helyzetbe az adóján.
5. Kapcsolja be az elosztó táblát az akkumulátor csatlakoztatásával. Használhat néhány aligátor klipet is, és közvetlenül csatlakoztathatja az akkumulátort az ESC -hez.
6. Néhány hangjelzés után zenei hangot kell hallania 4 hangjelzéssel. Az első zene után állítsa a gázkart a minimum helyzetbe az adóján.
7. Várja meg az UBEC megerősítését, hangjelzéssel.
8. Zárja be az adót.
9. Húzza ki az áramellátást (húzza ki a Li-Po akkumulátort)

A teszteléshez:

1. Kapcsolja be az adót minimális fojtószeleppel.
2. Csatlakoztassa az akkumulátort.
3. Fokozatosan növelje a gázkart a maximális teljesítményre. A motornak gyorsabban kell forognia, ha növeli a gázkart.

A repülésvezérlő tábla beállítása:

Ehhez a lépéshez eltávolíthatja az FTDI USB -kábelét a Pi -n, és behelyezheti a számítógépébe, így kényelmesebb lesz a tábla programozása.

1. Töltse le az Arduino szoftvert a webhelyéről a számítógépére.
2. Töltse le a multiwii firmware legújabb verzióját, és bontsa ki a számítógépére.
3. Lépjen a korábban kibontott MultiWii mappába, majd nyissa meg a MultiWii.ino -t, aki letörli az Arduino -t.
4. Nyissa meg a config.h fájlt az Arduino -ban, távolítsa el a // parancsot a #define QUADX előtt a multikopter konfigurációjának beállításához, és a #define CRIUS_SE_v2_0 előtt válassza ki a tábla típusát.
5. Ezután lépjen az Eszközök -> Tábla -> menübe, és válassza az Arduino Pro vagy a Pro Mini lehetőséget, és győződjön meg arról, hogy az Eszközök -> Processzor -> menüben az ATMmega328P (5V, 16MHz) van kiválasztva.
6. Az utolsó konfiguráció, amelyet meg kell tennünk, mielőtt feltöltenénk a táblára, az Eszközök -> Port -> válassza ki a MultiWii portját (számunkra a COM3).
7. Kattintson az ellenőrzésre, majd a feltöltésre.
8. Amint a kód feltöltődik a Crius MultiWii SE v2.6 -ra, látnia kell a lámpák villogását mind a vezérlőpanelen, mind az FTDI kártyán.

Kalibrálja az érzékelőket a repülésvezérlő táblán:

1. Lépjen a webhelyükről korábban letöltött MultiWii mappában található MultiWiiConf mappába.
2. Ezután lépjen a -> application.windows32 mappába -> kattintson duplán a MultiWiiConf alkalmazásra. (Vegye figyelembe, hogy még ha 64 bites Windowsom is volt, csak a 32 bites alkalmazás működik).
3. Ki kell választania azt a portot, amelyhez a repülésvezérlő csatlakozik (ebben az esetben COM3).
4. Kattintson az Olvasás gombra.
5. Kattintson a Start gombra.
6. Tegye a táblát az asztalra, majd kattintson a Calib_acc elemre.
7. Kattintson a Calib_mag elemre, majd forgassa el a táblát minden irányba 30 másodperc alatt a lehető leggyorsabban. Az egész grafikonon tüskéket kell látnia.

A teszteléshez:

Forgassa el a táblát a pályán, a tekerésen és az elfordulási tengelyen, és nézze meg, hogy van -e értelme annak, amit az érzékelők a szoftverben mutatnak

Az adó beállítása (távirányító):

Először ellenőrizheti, hogy melyik bot melyik csatornát vezérli a Kijelző menüben:

1. Mielőtt elindítja a vezérlőt, győződjön meg arról, hogy minden kapcsoló fel van kapcsolva, és hogy a fojtószelep (bal kar) le van -e helyezve.
2. Indítsa el a vezérlőt.
3. Tartsa lenyomva az OK gombot.
4. Lépjen a Setup menübe, majd a Display menübe.
5. A botokat mozgatva megnézheti, melyik csatorna reagál.

Mielőtt továbbmenne, válasszon modellt és nevet:

1. Lépjen a Rendszer-> Modellválasztás -> válasszon modellt.
2. Lépjen a Rendszer -> Modell neve menübe. És adjon nevet. A módosítások mentéséhez tartsa lenyomva a Mégse gombot.
3. Lépjen a Rendszer-> Típusválasztás menüpontba, és állítsa be repülőgépnek vagy vitorlázórepülőgépnek, még akkor is, ha négyhajtású.
4. Állítsa be a vágást a Subtrim menüben. Ha a botok semleges helyzetükben vannak, akkor a csatornáknak (lásd a Kijelző menüben) 0% -osnak kell lenniük az elfordulás, a dőlésszög és a dobás szempontjából.
5. Tartsa lenyomva a Mégse gombot a beállítások mentéséhez.

Ezután állítsuk be a hibamentes beállításokat:

Ez biztosítja, hogy amikor a drón messze megy a vezérlőtől és elvesztette a jelet, akkor az összes vezérlőegység semleges helyzetbe kerül. Ehhez az 1 -es, 2 -es és 4 -es csatornát 0% -ra kell állítanunk, és a Failsafe Menu menüben aktiválnunk kell a failsafe -t. Emellett aktiválnunk kell a hibaelhárítást a gázpedálon, és 100%-ra kell állítanunk.

A vezérlő többi kapcsolóját is használhatja, ha aktiválja őket a System-> Aux menüben. kapcsolók.

Erről a részről további részleteket találhat weboldalunkon.

6. lépés: Élő közvetítés

A Raspberry Pi egy számítógép, és amit egy repülő számítógéppel megtehet, az csak a képzeletét korlátozza.

Élő közvetítéshez:

1. Engedélyezze a PiCamera -t. Ehhez indítsa el a Pi -t, és csatlakoztasson hozzá egy egeret és egy monitort. Kattintson a bal felső sarokban található rassziblogóra, lépjen be a beállításokba, majd a Raspberry Pi Configuration, majd az interfészek fülön a make sur Camera be van jelölve. Ezután kattintson az OK gombra.
2. Töltse le a szkriptet (a kód forrása: random nerd tutorials), és tegye a saját mappájába.
3. Futtassa a szkriptet a terminálon a '' python3 rpi_camera_surveillance_system.py '' begépelésével.

A szkript futtatása után elérheti a video stream webszervert a következő címen: https://: 8000. Cserélje le saját Raspberry Pi IP -címére, az én esetemben

Ha nem tudja a Pi IP -címét, akkor azt az ifconfig begépelésével tudja meg a terminálban, amely megadja a címet.

Az élő közvetítést bármely Raspberry Pi -vel azonos hálózathoz csatlakoztatott eszközön keresztül érheti el. Csak meg kell nyitnia a böngészőt.

Ezt a programot okostelefonjáról is elindíthatja. Csak telepítenie kell a Terminus alkalmazást (ha van IPhone -ja).

A stream közvetlen elindításához, amikor a Pi be van kapcsolva (tehát amikor a drónja be van kapcsolva), írja be a terminálon:

sudo nano /home/pi/.bashrc

Ezután lépjen az utolsó sorba, és tegye hozzá:

echo Futás indításkor

sudo python3/home/pi/rpi_camera_surveillance_system.py

sudo újraindítás

Mentse a fájlt a Ctrl+X billentyűkombinációval, majd írja be az Y billentyűt, majd kattintson az Enter gombra.

Gratulálunk, az élő közvetítés készen áll! Segítségével kémkedhet a szomszédai után, vagy FPV versenyeket tehet!

7. lépés: A PID hangolás művészete

Készen áll az első repülésre. Az első dolog, amit meg kell tennie, hogy kipróbálja a drónját propeller nélkül, hogy lássa, minden jól reagál -e.

Ezután hozzáadhatja a propellereit, és nagyon lassan elindíthatja a gázpedált, hogy lássa, fel tud -e szállni.

A drónja valószínűleg lassan rezeg, rezeg, vagy a motorok sípolnak. Ez azt jelenti, hogy be kell állítania a PID beállításait!

Ez a rész eltart egy ideig, ha nagyon stabil drónt szeretne, amely jól reagál a parancsaira. A PID beállítás szubjektív, így valóban rajtad múlik, hogyan szeretnéd repülni a drónodat. Íme az eljárás:

1. Kezdje alacsony I -es emelkedéssel (0,01), és növelje a P -t, amíg nagyfrekvenciás rezgéseket nem lát, és csökkentse vissza az utolsó értékre.
2. Ezután növelje az I -et a pályán és a guruláson 0,01 -es lépésekkel, amíg ismét rezgéseket nem lát, vagy úgy érzi, hogy drónja merev és nem reagál. Általában az I beállítás segíthet, ha magasságcsökkenést és sodródást tapasztal. Ellensúlyozza a rendszer (a drón) zavarait.
3. Ha nagyfrekvenciás rezgéseket lát, engedje vissza a P -jét.
4. Csökkentse D értékét, ha drónja túl nedvesnek tűnik (alacsony a válaszhoz).

Az elfordulási tengely esetében általában hagyhatja alapértelmezettként, de ha úgy érzi, hogy drónja elfordul az elfordulási tengelyen, akkor növelheti az I -t.

8. lépés: Kövess engem funkció

Az autonóm drón fantasztikus, képes repülni és mozogni anélkül, hogy aggódnia kellene.

Az oktatóanyagban végzett drón képes arra, hogy ezt az érzékelői által rögzített adatok feldolgozásával tegye meg.

Egy olyan funkció megvalósításához, mint a személykövetés, a következőkre van szüksége:

1. Használja a drón kameráját, hogy segítsen neki észrevenni a környezetét.
2. Használjon mesterséges látás algoritmust a környezet elemzéséhez.
3. Tervezze meg a drón pályáját.
4. Parancsolja meg az irányt, hogy kövesse a drónt.

Pontosabban, a Pi kamera képes élőképes képeket biztosítani a Raspberry Pi számára, aki olyan számítógép, amely elegendő energiával rendelkezik néhány mesterséges látás algoritmusának futtatásához.

Ezek az algoritmusok képesek felismerni egy személyt a képen, és elemezni ennek a személynek a helyzetét. A Haar kaszkád algoritmus vagy a mély neurális hálózatok hasznos algoritmusok lehetnek ehhez.

Ezért a követendő személy helyzetének ismeretében meg lehet tervezni, hogy a motorok hogyan mozognak, és melyik irányba kell menniük a keretben lévő nyomkövetett tárgy helyzetétől függően. Például, ha a követendő személy a Pi kamera által készített kép jobb oldalán található, az algoritmus parancsolja a drónnak, hogy jobbra forduljon.

Végül, miután kiválasztották a drón követendő irányát, a Raspberry Pi -nek parancsot kell küldenie a Multiwii -nek, hogy engedélyezze a drónnak, hogy ebbe az irányba menjen. Ehhez az MSP (Multiwii Serial Protocol) hasznos a számítógép (a Pi) és a repülésirányító közötti kommunikációhoz.

Itt megtalálhatja a kódolás módját.

Weboldalunkon egy robusztusabb tensorflow és mély ideghálózatokat alkalmazó módszert mutattak be személyek észlelésére.

Elképzelhet sok más módot is az önálló drón fejlesztésére, például arra, hogy fotózzon minden alkalommal, amikor fát vagy állatot lát. Az objektumkerülés is megvalósítható, csak beállította a drónt, hogy állítsa le a versenyét, ha közelebb van, mint egy meghatározott távolság egy objektumtól.

Ezenkívül a webhelyen megtanulhatja, hogyan kell LED -et csatlakoztatni a Pi -hez, és bekapcsolni, amikor a drón észleli, hogy követhet!

9. lépés: Boldog repülést

Indítsa el a drónt, és élvezze a repülést.

Ha tovább szeretne menni, és személyi nyomon követést szeretne megvalósítani a drónján, akkor keresse fel weboldalunkat egy oktatóanyaggal kapcsolatban.

Köszönöm, hogy elkészítette ezt az oktatóanyagot!