Автономдуу дрон: 7 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:41

Бул долбоордо сиз Mission Planner жана MATLAB аркылуу автономдуу учууну иликтөөгө өтүүдөн мурун пилотсуз учакты куруу жана конфигурациялоо процессин үйрөнөсүз.

Сураныч, бул көрсөтмө жетекчилик үчүн гана арналган. Пилотсуз учактарды колдонуу адамдардын айланасында өтө коркунучтуу болушу мүмкүн жана эгер туура эмес же туура эмес жерде колдонулса, мыйзам менен олуттуу көйгөйгө алып келиши мүмкүн. Дрондорду колдонуунун тегерегиндеги бардык мыйзамдарды жана эрежелерди сактаганыңызды текшериңиз. Мындан тышкары, GitHubда берилген коддор толугу менен текшериле элек, андыктан пилотсуз учкучуңузду жоготуп же зыянга учуратпоо үчүн башка каталарыңыз бар экенин текшериңиз.

1 -кадам: Бөлүктөрдүн тизмеси

Бул долбоор үчүн сизге бир нече бөлүк керек болот. Бул долбоордун калганын улантуудан мурун, төмөнкү компоненттерди сатып алууну жана файлдарды 3D басып чыгарууга жана керектүү бөлүктөрдү лазер менен кесип алууну тактаңыз.

Сатып алынган тетиктер

Frame: DJI F450 Flame Wheel

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…

Пропеллер x4: Gemfan Carbon/Nylon 5030

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

ESCs x4: Little Bee 20A 2-4S

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

Учуу көзөмөлчүсү: Navio 2 (GPS/GNSS антеннасы жана күч модулу менен)

Raspberry Pi 3B

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

Бергич: FRSKY TARANIS X9D+

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

Алуучу: FrSky XSR 2.4 Ghz ACCST

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

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

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

Батарея кубаттагычы: Turnigy Accucell-6 50W 6A Балансирлөөчү/Заряддагыч

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

Заряддоочу үчүн энергия менен камсыздоо: RS 12V DC энергия менен камсыздоо

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

Батарея сумкалары: Хобби Кинг Литий Полимер Заряд пакети

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

Banana Connectors

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

WiFi роутери: TP-LINK TL-WR802N

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

Micro SD карта: SanDisk 32GB

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

Страфтар/аралыктар: нейлон M2.5 жип

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

Ноутбук

Кабелдик байланыштар

Velcro боосу

Жылуулук кыскартуу

3D басылган бөлүктөрү

Raspberry Pi / Navio 2 Case (үстү жана асты)

Батарея корпусу (кутуча жана капкак)

Лазердик кесүү бөлүктөрү

Электроника катмары x2

2 -кадам: Аппараттык

Аппараттык жана курулуш этаптары:

1. F450 квадротордук кадрды жана басылган батарейканын корпусун ортосуна чогултуп алыңыз (M2.5*5мм аралыкты кошууну унутпаңыз)
2. Кыймылдаткычтарды кадрга бекиткиле.
3. Банандын коннекторлорун ESCsке жана моторлордун зымдарына кошуңуз.
4. ЭСКны жана электр модулун ПДБга туташтырыңыз. Эскертүү: PDBдин 5В чыгарылышын колдонбогонуңузду текшериңиз (ал жетиштүү кубат бербейт).
5. M2.5*10мм эркек-ургаачы аралыкты колдонуп, F450 алкагынын үстүнө биринчи лазердик кесүү катмарын кошуңуз; жана PDB менен электр модулун бул катмарга тиркеңиз. Эскертүү: зымдарды моторлордун баарына жеткидей узун кылып бөлүктөрдү жайгаштырууну тактаңыз.
6. ESCтерди моторлорго туташтырыңыз жана зымдарды кадрга бекитүү үчүн зип галстуктарды колдонуңуз.
7. Navio2ди Raspberry Pi -ге тиркеп, басып чыгарылган корпуска салыңыз.
8. Биринчи катмардын үстүнө экинчи лазер кесүү катмарын кошуп, Raspberry-Navio корпусун эки тараптуу жабышчаак подкладкаларды колдонуп тиркеңиз.
9. GPSти корпустун үстүнө жабыштырууга болот, бирок бул жерде ал сүрөттөрдө көрсөтүлгөндөй Raspberry-Navio корпусунун үстүнө өтүүчү дагы бир үчүнчү катмарга жайгаштырылган, бирок аны куруп жаткан адам толугу менен чечет. Андан кийин GPSти Navioго туташтырыңыз.
10. Ресиверди экинчи кабаттын үстүнө эки тараптуу жабышчаак жаздыкчалар менен бекитүү. Navio казыктарына ESCs жана алуучу зымдарды туташтырыңыз. Кабыл алуучу казыктардын биринчи колоннасын, андан кийин моторлор кийинки төрт мамычаны ээлейт. Эскертүү: Дрондун алдыңкы бөлүгү кайсы мотор биринчи бекитилгени менен аныкталат. Кайсы алдыңкы багытты тандабаңыз, бул кадамдын башталышында моторлор сүрөттө туташкандыгын текшериңиз.
11. Пропеллерди кошуу. Пропелдерди аягына чейин калтыруу сунушталат, башкача айтканда, программалык камсыздоо бөлүмүн бүтүргөндөн кийин жана ар кандай нерселер туура эмес болуп калганда, винттер күйүп турганда коопсуздук чараларын көрүүнү тактаңыз.

3 -кадам: Программалык камсыздоо

Программалык камсыздоо этапы: (Reference Navio2 docs)

1. Navio2 документтеринен акыркы Emlid Raspbian сүрөтүн алыңыз.
2. Администратордун укуктары менен Etcherди жүктөп алыңыз, чыгарыңыз жана иштетиңиз.
3. Сүрөт жана SD карта диск тамгасы бар архив файлын тандаңыз.
4. "Flash!" Чыкылдатыңыз. Процесс бир нече мүнөткө созулушу мүмкүн. (Мисал видео)
5. Эми WiFi кирүүсүн конфигурациялоо үчүн, биз SD картада жайгашкан wpa_supplicant.conf файлын түзөтүшүбүз керек. Бул кадамдын жогору жагындагы биринчи сүрөткө окшош кылып түзөтүңүз. Эскертүү: ssid сиздин компьютериңизде көрүнгөндөй TP-Linkтин аты. TP-Link үчүн так ssid табуунун эң жакшы жолу-бул ноутбукту TP-Linkке туташтыруу жана андан соң терминалды терезеде төмөнкү команданы иштетүү:

Windows үчүн: netsh wlan шоу профилдери

Mac үчүн: демейки /Library/Preferences/SystemConfiguration/com.apple.airport.preferences | grep SSIDString

psk-бул TP-Link менен келген картада берилген сырсөз.

1. SD картаны сууруп алып, аны Raspberry Piге салып, кубаттаңыз.
2. Raspberry Pi TP-Linkке туташкандыгын текшерүү үчүн, тармагыңызга туташкан бардык түзмөктөрдү көрсөтүүчү колдо бар колдонмолорду колдонсоңуз болот.
3. IP-даректериңизди TP-Linkке туташкан түзмөктөргө орнотуу керек, андыктан сиз жазган коддор боюнча IP даректерин өзгөртүүнүн кажети жок. Сиз муну tplinkwifi.net ачуу менен кыла аласыз (албетте TP-Linkке туташып турганда). Колдонуучунун атын киргизиңиз: администратор жана Сырсөз: админ. Экрандын сол жагындагы менюдагы "DHCPге" өтүңүз, андан кийин ачылуучу менюдан "Даректи резервдөө" дегенди тандаңыз. IP даректерин дайындагыңыз келген түзмөктөрдүн MAC даректерин кошуңуз. Бул жерде жер станциясына (ноутбукка) 192.168.0.110 IP дареги жана Raspberry Pi 192.168.0.111 дайындалган.
4. Эми биз төмөнкү шилтемеден MAVProxy жүктөп алышыбыз керек.
5. Эми бул кадамдын жогору жагындагы экинчи сүрөткө окшош.bat файлын түзүңүз жана mavproxy.exe ноутбугуңузда сакталган файл жолун колдонгонуңузду текшериңиз. Дронуңузга туташкыңыз келген сайын бул файлды иштетүүңүз керек (эки жолу басуу менен).
6. Raspberry Pi'ге MAVProxy менен байланышуу үчүн, файлды Piде түзөтүү керек.
7. Navio2 автопилотун жайгаштырган Raspberry Piнин Linux терминалына sudo nano/etc/default/arducopter териңиз.
8. Ачылган файлдын жогорку сабы TELEM1 =”-A udp: 127.0.0.1: 14550” деп жазылышы керек. Бул сиздин компьютериңиздин IP дарегин көрсөтүшү үчүн өзгөртүлүшү керек.
9. Mission Planner программасын орнотуңуз жана First Setup бөлүмүнө өтүңүз.

4 -кадам: Биринчи жолу орнотуу

Учкучсуз учуучу аппаратка туташуу үчүн бул процедураны аткарыңыз:

1. Сиздин MAVProxy.bat файлын жана Mission Plannerди иштетиңиз.
2. Батарейканы УИАга туташтырып, болжол менен 30-60 секунд күтө туруңуз. Бул зымсыз тармакка туташууга убакыт берет.
3. Mission Planner'дин жогорку оң жагындагы туташуу баскычын чыкылдатыңыз. Пайда болгон биринчи диалог кутусуна 127.0.0.1 терип, ОК басыңыз. Кийинки кутуга 14551 портунун номерин териңиз жана ОК басыңыз. Бир нече секунддан кийин Mission Planner сиздин MAVга туташып, сол панелдеги телеметрикалык маалыматтарды көрсөтө башташы керек.

УИАны биринчи жолу орноткондо, кээ бир аппараттык компоненттерди конфигурациялоо жана калибрлөө зарыл. ArduCopter документтеринде кадрдын түрүн, компастын калибрлөөсүн, радиону башкаруу калибрлөөсүн, акселерометрди калибрлөөнү, rc өткөргүч режимин орнотууну, ESC калибрлөө жана мотор диапазонун конфигурациялоо боюнча кылдат көрсөтмө бар.

Дрондогу Raspberry Pi'ни кантип орнотконуңузга жараша, миссияны пландоодо тактанын багытын өзгөртүү керек болушу мүмкүн. Бул Mission Planner'деги Config/Tuning өтмөгүнүн астындагы өркүндөтүлгөн параметрлер тизмесиндеги Board Orientation (AHRS_ORIENTATION) параметрин тууралоо аркылуу жасалышы мүмкүн.

5 -кадам: Биринчи рейс

Аппараттык жана программалык камсыздоо даяр болгондон кийин, биринчи учууга даярдануу мезгили келди. Автономдуу учууга аракет кылардан мурун, учкучтарды башкарууну сезүү үчүн жана болгон көйгөйлөрдү чечүү үчүн пилотсуз учкучту кол менен учуруу сунушталат.

ArduCopter документтеринде биринчи учууңуз боюнча абдан деталдуу жана маалыматтуу бөлүм бар. Анда ArduCopter менен келген ар кандай учуу режимдери жана бул режимдердин ар бири эмне кылары талкууланат. Биринчи учуу үчүн стабилдештирүү режими колдонуу үчүн эң ылайыктуу учуу режими.

ArduCopter көптөгөн коопсуздук функцияларын камтыйт. Бул өзгөчөлүктөрдүн бири-кандайдыр бир көйгөйлөр аныкталса, учактын куралдануусуна жол бербөөчү Курал алдындагы коопсуздук текшерүүлөрү. Бул текшерүүлөрдүн көбү учактын кыйроо же жоготуу ыктымалдыгын азайтууга жардам берүү үчүн маанилүү, бирок зарыл болсо, алар өчүрүлүшү мүмкүн.

Кыймылдаткычтарды куралдандыруу - бул автопилоттун моторлорго айлануусун камсыз кылуу үчүн күчүн колдонгону. Кыймылдаткычтарды куралдандыруудан мурун, учактын ачык ачык жерде, ар кандай адамдардан же тоскоолдуктардан алыс же коопсуз учуучу аренада болушу абдан маанилүү. Пропеллердин жанында эч нерсе болбошу, айрыкча дене мүчөлөрү жана алар бузула турган башка нерселердин болушу өтө маанилүү. Баары түшүнүктүү болгондон кийин жана пилот баштоо коопсуз экенине канааттангандан кийин, моторлорду куралдандырууга болот. Бул баракчада учакты куралдандыруу боюнча кеңири көрсөтмө берилген. Бул колдонмо менен Navio2нин ортосундагы айырмачылыктар куралдануунун 7 -кадамында жана куралсыздануунун 2 -кадамында жатат. Navio2ди куралдандыруу үчүн эки таякты бир нече секундага кармап туруу керек (сүрөттү караңыз). Куралсыздандыруу үчүн эки таякты бир нече секундага кармап туруу керек (сүрөттү караңыз).

Биринчи учушуңузду аткаруу үчүн бул көрсөтмөнү аткарыңыз.

Биринчи учуудан кийин кээ бир өзгөртүүлөрдү киргизүү керек болушу мүмкүн. Аппаратура толугу менен иштеп, туура орнотулганда, бул өзгөртүүлөр биринчи кезекте PID тюнинг түрүндө болот. Бул колдонмодо квадрокоптерду жөнгө салуу боюнча кээ бир пайдалуу кеңештер бар, бирок биздин учурда, P кирешесин бир аз азайтуу учактын туруктуу болушуна жетиштүү болду. Учак учууга жарамдуу болгондон кийин, ArduCopter автотюн функциясын колдонсо болот. Бул PID'лерди автоматтык түрдө жөндөп, ошол эле учурда эң тез жооп берүү үчүн туруктуу бойдон калууда. ArduCopter документациясында автотюнингди кантип жасоо керектиги жөнүндө толук маалымат берилет.

Эгерде сиз бул кадамдардын биринде көйгөйлөргө туш болсоңуз, көйгөйлөрдү чечүү боюнча колдонмо жардам бере алат.

6 -кадам: Автономдуу учуу

Mission Planner

Эми сиздин коптериңиз жөнгө салынып, кол менен башкарылганда жакшы учуп кете алат, автономдуу учууну иликтөөгө болот.

Автономдуу учууга кирүүнүн эң оңой жолу - бул Mission Planner'ди колдонуу, анткени анда учак менен кыла турган көптөгөн нерселер бар. Mission Plannerдеги автономдуу учуу эки негизги категорияга кирет; алдын ала пландалган миссиялар (автоматтык режим) жана жандуу миссиялар (жетекчиликке алынган режим). Миссия пландоочудагы учуу пландоочунун экраны, бара турган пункттардан жана сүрөттөрдү тартуу сыяктуу аракеттерден турган учууну пландаштыруу үчүн колдонулушу мүмкүн. Жол чекиттери кол менен тандалып алынышы мүмкүн, же автоунаа пункту куралы аймакты изилдөө үчүн миссияларды түзүү үчүн колдонулушу мүмкүн. Миссия пландаштырылып, пилотсуз учакка жөнөтүлгөндөн кийин, Авто учуу режимин колдонууга болот, ошондо учак алдын ала пландалган миссияны өз алдынча аткарат. Бул жерде миссияларды пландаштыруу жөнүндө пайдалуу колдонмо.

Жетектелген режим - бул интерактивдүү түрдө УИАга кээ бир нерселерди кылууга буйрук берүү. Бул Mission Planner'деги аракеттер өтмөгүн колдонуу же картаны оң басуу аркылуу жасалат. Учкучсуз учуучу аппаратты учуу, ишке кайтуу жана тандалган жерге учуу сыяктуу көптөгөн иштерди аткарууга буйрук берсе болот, керектүү жердеги картаны оң баскыч менен чыкылдатып, бул жакка учууну тандоо.

Failsafes маанилүү нерселер болуп саналат, эгерде баары туура эмес болуп калса, учак бузулбайт жана адамдар жабыркабайт деп камсыз кылуу үчүн автономдуу учуу учурунда. Mission Planner гео-тосмо функциясына ээ, анын жардамы менен учкучсуз учуучу аппараттар кайда учуп кете тургандыгын чектеп, өтө алыс же өтө бийикке кетүүсүн токтото алышат. Дагы бир камдык катары биринчи учууңуз үчүн учкучсуз учуучу аппаратты жерге байланыштырууну карап көрүүгө арзыйт. Акыр-аягы, сиз радио өткөргүчүңүздү дронго туташтырып койгонуңуз маанилүү, андыктан зарыл болсо сиз автономдуу учуу режиминен стабилдештирүү же кармап туруу сыяктуу кол менен учуу режимине которула аласыз, ошондо УИАны коопсуз пилоттук түрдө башкарууга болот. жерге.

MATLAB

MATLAB аркылуу автономдуу башкаруу алда канча жөнөкөй жана программалоо боюнча алдын ала билимди талап кылат.

MATLAB сценарийлери real_search_polygon жана real_search колдонуучу аныктаган көп бурчтукту издөө үчүн алдын ала пландалган миссияларды түзүүгө мүмкүндүк берет. Real_search_polygon скрипти колдонуучу тарабынан аныкталган көп бурчтуктун үстүндөгү жолду пландаштырат, ал эми real_search скрипти көп бурчтукту камтыган минималдуу тик бурчтуктун үстүндөгү жолду пландаштырат. Бул үчүн кадамдар төмөнкүдөй:

1. Ачык Миссия Пландоочусу жана Учуу Планы терезесине өтүңүз.
2. Полигон куралынын жардамы менен каалаган издөө аймагына көп бурчтукту чийиңиз.
3. Көп бурчтукту 'search_area.poly' катары MATLAB скрипти менен бир папкага сактаңыз.
4. MATLABга өтүңүз же real_search_polygon же real_search чуркаңыз. Каалаган жолдун туурасын тандап, 7 -саптагы file_pathти сиз иштеп жаткан туура каталогго өзгөртүңүз.
5. Сценарий иштеп баштагандан кийин, сиз түзүлгөн жолго кубанып, Mission Planner'ге кайтыңыз.
6. Оң жактагы WP файлын жүктөөнү чыкылдатыңыз жана өзүңүз түзгөн "search_waypoints.txt" жол пунктунун файлын тандаңыз.
7. Дронго багыттоо пункттарын жөнөтүү үчүн оң жагындагы WPs жазууну басыңыз.
8. Пилотсуз учакты колго алыңыз же картаны оң баскыч менен басып, учууну тандаңыз.
9. Акылга сыярлык бийиктикте режимди автоматтык түрдө өзгөртсөңүз, пилотсуз миссия башталат.
10. Миссия аяктагандан кийин, дронду учуруу сайтына кайра алып келүү үчүн, аракеттер өтмөгүндөгү RTL чыкылдатыңыз.

Бул кадамдын башталышындагы видео - бул аймакты издеп жаткан УИАнын Миссия Планнериндеги симуляция.

7 -кадам: көрүнүш

Дрондун миссиясы - тоолордун же чөлдөрдүн үстүнөн учуу жана адамдарды же туура эмес нерселерди байкоо жана андан кийин ал кишинин жардамга муктаж экендигин текшерүү. Бул идеалдуу кымбат инфракызыл камераны колдонуу менен жасалат. Бирок, инфракызыл камералардын кымбаттыгынан улам, анын ордуна инфракызыл аныктоо кадимки Pi камерасынын жардамы менен жашыл эмес нерселердин бардыгын табуу менен окшоштурулууда.

1. ssh Raspberry Pi ичине киргизилет
2. Биринчиден, Raspberry Piге OpenCV орнотушубуз керек. Pyimagesearch тарабынан берилген төмөнкү колдонмо Интернетте жеткиликтүү мыкты бири болуп саналат.
3. GitHubдан кодду Raspberry Piге төмөнкү шилтеме аркылуу жүктөп алыңыз. Кодду Raspberry Pi'ге жүктөө үчүн, файлды компьютериңизге жүктөп алып, андан кийин Raspberry Piге өткөрүп бериңиз.
4. Кодду иштетүү үчүн, Raspberry Piде код турган каталогго өтүңүз жана андан кийин буйрукту аткарыңыз:

python colour_target_detection.py --conf conf.json

УЛАНТЫЛУУ КОЛДОНУУ Малина пи өчүрүлгөн сайын төмөнкү командаларды иштетүү керек:

sudo ssh [email protected] -X

булак ~/.профили

workon cv

Андан кийин жогорудагы 4 -кадам менен улантыңыз.

Маанилүү эскертүү: Бардык терминалдар видеолорду көрсөтө албайт. Macта XQuartz терминалын колдонуңуз.