Мени ээрчиңиз - Raspberry Pi Smart Drone Guide: 9 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:38

Сиз дайыма A-Zден дронду кантип жасоону ойлонуп көрдүңүз беле?

Бул үйрөткүч тетиктерди сатып алуудан баштап 450мм квадрокоптерди этап-этабы менен кантип жасоо керектигин көрсөтүп турат, ал сиздин роботту биринчи рейсинде сынап көрүүгө чейин.

Кошумча катары, Raspberry Pi жана PiCamera менен түзмөктө жандуу видеону агылтып, пилотсуз учкучту биринчи кишинин көзөмөлүндө башкара аласыз! Raspberry Pi ошондой эле сиздин дронду дагы жакшыртып, адамдарды көзөмөлдөө, тоскоолдуктарды болтурбоо жана аба ырайы бекети сыяктуу функцияларды кошуу мүмкүнчүлүгүн сунуштайт. Бул үйрөткүч сизге дронуңуздун артыңыздан кантип ээрчиш керектигин көрсөтөт.

Raspberry Pi артыкчылыгы, негизинен, дрондун "акылдуу" болушун талап кылган өзгөчөлүктөр үчүн кээ бир жасалма көрүнүш алгоритмдерин иштете алат.

Бул көрсөтмөдө сиз үйрөнөсүз:

• Кандай куралдарды/тетиктерди сатып алышыңыз керек
• Кадрдын бардык бөлүктөрүн кантип оңдоо керек
• Кыймыл системасы үчүн байланыштарды кантип түзүү керек
• Микро контроллериңизди кантип конфигурациялоо керек
• Алуучуну өткөргүчкө кантип туташтыруу керек
• Телефонуңузда дрон тарткан видеону кантип агылтуу керек
• Жакшыраак башкаруу үчүн PIDди кантип туураласа болот
• Адамды көзөмөлдөөнү кантип ишке ашыруу керек

Ошондой эле дрондо кызыл LED бар, ал дрон кимдир бирөөнү издеп жатканда күйгүзүлөт жана кимдир бирөө табылганда жана дрон анын артынан келе жатканда жашыл LED. Батарейканы Raspberry Piнин SD картасына ажыратуудан мурун Pi'ни өчүрүү баскычы бузулбайт.

Бул окуу куралы акылдуу дронду кантип куруунун негиздерин коюуга багытталган, андыктан сиз толук башталгыч болсоңуз, сиз туура жерге келдиңиз!

1 -кадам: Обзор

Квадрокоптер куруу үчүн бизге 4 мотор жана 4 ESC (Электрондук ылдамдыкты көзөмөлдөөчү) керек, алардын ар бири моторго туташкан. Батареядан келген кубаттуулукту 4 ЭСКке бөлүштүрүү үчүн электр бөлүштүрүүчү такта колдонулат.

ESC учуу контролерунан буйрукту алат (бул жерде MultiWii платасы) жана аны моторго өткөрүп берет.

Бул учуу контроллеринде гироскоп, акселерометр жана барометр бар. Ошондой эле ага Bluetooth модулун жана GPS кошо аласыз.

Raspberry Pi менен учуу контроллеринин ортосундагы байланышты жасоо үчүн, биз FTDI адаптерин колдонобуз. Ошентип, биз Piден контроллерге буйруктарды жөнөтө алабыз. Ошондой эле, PID калибрлөөсүн жасоо жана Mulltiwii программасын учуу контроллерине жүктөө үчүн FTDI абдан пайдалуу болот.

Акыр -аягы, биз дронду алыстан башкарып, алуучуларга буйруктарды жөнөтүп, аларды учуу диспетчерине жөнөтөбүз.

Raspberry Pi ошондой эле, мисалы, телефон сыяктуу түзмөктөн каалаган браузерде карала турган агымды камсыздайт. Ошентип, биз Pi Camera абада болгондо эмнени көрө алабыз.

2 -кадам: Бөлүктөрдү чогултуу

Бул окуу куралын ийгиликтүү аяктоо үчүн төмөнкү бөлүктөр талап кылынат:

1) кадр: 4-огу 450 F Frame

2) Бергич жана кабыл алуучу: Flysky FS-i6X

3) Raspberry Pi: Raspberry Pi 3 Model B Motherboard

4) Камера: PiCamera

5) Микроконтроллер: Crius MultiWii SEV2.6

6) FTDI: TTD /FT232 конвертерине FTDI USB

7) Чакан зымдар: Elegoo 120pcs Multicolored Dupont Wire

8) Кыймылдаткычтар (x4): Liobaba 1100KV 2-4S Brushless Motor

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

10) Батарейка: HRB 11.1V 5000mAh 3S 50C-100C LiPo Battery

11) туташтыргычтар: 3.5 мм (x4) жана алтын пластиналуу коннекторлор жана Artrinck XT-60 60A/100A эркек аял

12) Пропеллер (x3): FidgetGear 10x4.5 Пропеллер (Көк)

13) Учуу контроллеринин монтаждык аянтчасы: Учуу контроллеринин орнотуу аянтчасы

14) Кээ бир ысытуучу кабыкчалар: Кыскартылуучу түтүк - СОДИАЛ

15) Зымдар: 16GA зым

16) ширетүүчү темир: Holife Soldering Iron комплект, 60W 110V Температураны жөнгө салынуучу ширетүүчү куралы

Милдеттүү эмес

• Бир ызы -чуу: 2S - 8S LiPO Батареялары үчүн Venom Low Voltage Monitor
• Pi жана учуу контроллери үчүн колдоо/стойка: Raspberry Pi үчүн кутуча сактоочу кап
• Сиздин ширетүү тажрыйбаңызды өркүндөтүңүз: Elenco Helping Hands жана 60-40 Калай Коргошун Коргошун Негизги Solder

Бул бөлүктөрдүн ЖАЛПЫ баасы 450.71 CAN $ болушу керек.

3 -кадам: бөлүктөрдү алкакка ширетүү жана бекитүү

Эки бөлүккө ширетүү керек:

1. ESCs (алар учтарындагы туташтыргычтар менен келбейт)
2. Электр бөлүштүрүү тактасы (биздин учурда кадрга бириктирилген)

Таратуу тактасына кошкон зымдарыңыздагы аял tx коннекторлорун, ESCs бөлүштүрүү тактасынын каптал зымдарындагы эркек tx коннекторлорун жана ESCs мотор каптал зымдарындагы алтын 3,5 мм коннекторлорун колдонуңуз. Жылуулоо үчүн жылуулукту кыскартуучу кабыкты кошууну унутпаңыз (биз жылаңач зымды көргүбүз келбейт).

Пайдалануу үчүн кеңештер:

• Орточо өлчөмдөгү жалпак темир учун колдонуңуз (сиздин ширетүүчү комплектинде берилет) жана ширетүүчү темирди 400 градуска чейин ысытыңыз.
• Көбүнчө ширетүүчү зымдын учун суу губкасы менен тазалаңыз.
• Адегенде туташтыргыңыз келген эки беттеги эритмени эриңиз, андан кийин аларды бириктирип, көбүрөөк ширетүүнү кошуңуз.

Бардыгын кантип ширетүү керектиги жөнүндө көбүрөөк маалымат алуу үчүн, биздин веб -сайтыбызды кароодон тартынбаңыз.

Бөлүктөрдү алкакка бекитүү:

1. Ар бир колдун учунда кыймылдаткычтарды оңдоо үчүн эки бураманы колдонуңуз.
2. Электрониканын колдоосун гайкалар жана болттор менен алкакка орнотуңуз.
3. Пиди гайкалар жана болттор менен бекиткиле.
4. Колдоо чокусуна бир нече монтаждык жаздыкчаны (термелүүлөрдү сиңирүү үчүн) жабыштырып, Multiwii -ге жабыштырып коюңуз, ал кадрдын так ортосунда жана жебе бир түстөгү эки колдун ортосуна багытталган.
5. Ресиверди колдоого бир аз велкро менен жабыңыз.
6. Ар бир колуңузга галстук ороо менен ЭСК коюңуз.
7. Батарейканы рамканын ылдыйкы деңгээлине бекитүү үчүн кайыштарды колдонуңуз.
8. Пропелдерди бургулап, мотор менен келген атайын болттун жардамы менен моторлорго коюңуз

4 -кадам: Байланыштар

Алуучу үчүн:

• MultiWiiдеги Throttle казыктарын ресивердеги 3 -каналга туташтырыңыз.
• Ролл казыктарын ресивердеги 1 -каналга туташтырыңыз.
• Pitch казыктарын 2 -каналга туташтырыңыз.
• Yaw казыктарын 4 -каналга туташтырыңыз.
• Көмөкчү 1ди 5 -каналга туташтырыңыз.

ЭСК үчүн:

Multiwii алдыга караган менен жана Multiwiiдин астыңкы пининде ESCтин командалык коннекторунун кара зымы менен;

• Сол-жогорку ESCти D3кө туташтырыңыз.
• Оң жактагы ESCти D10го туташтырыңыз.
• Оң жактагы ESCти D9га туташтырыңыз.
• Сол жактагы ESCти D11ге туташтырыңыз.

Pi үчүн:

• PiCamera туташуу.
• FTDIди мини-USB/USB адаптерине туташтырып, Pi'ге туташтырыңыз, ошондой эле FTDI казыктарын MultiWiiдин FTDI төөнөгүчтөрүнө туташтырыңыз.
• MultiWii'дин a - жана + pinин 5V жана Pi GPIO казыктарына туташтырыңыз.

Моторлор үчүн

Демейки боюнча, моторлор саат жебеси боюнча (CCW) багытта айланат. Ошентип, жогорку сол жана төмөнкү оң кыймылдаткычтар үчүн зымдарды ESC менен туташтыруу керек (кара менен кызыл менен кара менен), андыктан сизде сааттын акылдуу багыты болот (CW).

5 -кадам: Баарын конфигурациялоо

Кийинки кадамдар үчүн пропеллерди алып салыңыз.

ЭСКны программалоо:

Электрондук ылдамдыкты жөнгө салуучу моторду көзөмөлдөйт, андыктан көптөгөн параметрлер бар жана ESCти өзүңүз каалагандай алып жүрүү үчүн өзүңүзгө жараша болот.

Ресиверге туташкан бардык зымдарды алып салыңыз.

Ар бир ESC үчүн:

1. Электр энергиясына бир гана ESC туташтырыңыз (биздин учурда бөлүштүрүү тактасына) жана батарейканын ажыратылгандыгын текшериңиз.
2. Алуучунун дроссель каналына ESC пинин кой (биздин учурда канал 3).
3. Бергичти күйгүзүңүз.
4. Дроссельди өткөргүчүңүздүн максималдуу абалына коюңуз.
5. Батареяны ага туташтыруу менен бөлүштүрүү тактасын күйгүзүңүз. Ошондой эле кээ бир аллигатор клиптерин колдонуп, батарейканы ESCке түз туташтырсаңыз болот.
6. Бир нече сигналдан кийин, сиз 4 сигнал менен музыкалык обонду угушуңуз керек. Бул биринчи музыкадан кийин дроссельди өткөргүчүңүздүн минималдуу абалына коюңуз.
7. UBECтин ырастоосун күтө туруңуз.
8. Бергичти жабыңыз.
9. Кубатты өчүрүү (Li-Po батареясын ажыратуу)

Сыноо үчүн:

1. Минималдуу дроссель позициясы менен өткөргүчтү иштетүү.
2. Батарейканы туташтырыңыз.
3. Акырындык менен дроссельди максималдуу күчкө чейин көбөйтүңүз. Сиз дроссельди жогорулатканда мотор тезирээк айланышы керек.

Учууну башкаруу тактасын орнотуу:

Бул кадам үчүн сиз FTDIдин USB кабелин Pi'ге алып салып, компьютериңизге койсоңуз болот, бул тактаны программалоого ыңгайлуу болот.

1. Вебсайт аркылуу компьютериңизге Arduino программалык камсыздоосун жүктөп алыңыз.
2. Multiwii firmware акыркы версиясын жүктөп алып, аны компьютериңизден чыгарыңыз.
3. Мурун чыгарылган MultiWii папкасына өтүңүз, андан кийин MultiWii.ino ачыңыз, ал Arduino'yu иштетет.
4. Ардуинодогу config.h файлына өтүңүз, multicopterиңиздин конфигурациясынын түрүн орнотуу үчүн #define QUADXтин алдынан // алып салыңыз жана #define CRIUS_SE_v2_0 тактасынын түрүн тандаңыз.
5. Андан кийин Tools -> Board -> жана Arduino Pro же Pro Mini тандап, Tools -> Processor -> ATMmega328P (5V, 16MHz) тандалганын текшериңиз.
6. Тактага жүктөөдөн мурун кылышыбыз керек болгон акыркы конфигурация -Tools -> Port -> MultiWii портун тандоо (биз үчүн COM3).
7. Текшерүүнү, анан жүктөөнү чыкылдатыңыз.
8. Crius MultiWii SE v2.6 коду жүктөлүп жаткандыктан, контроллер тактасында да, FTDI тактасында да жаркыраган жарыктарды көрүшүңүз керек.

Учууну башкаруу тактасындагы сенсорлорду калибрлеңиз:

1. Мурун веб -сайтынан жүктөлүп алынган MultiWii папкасындагы MultiWiiConf папкасына өтүңүз.
2. Андан кийин -> application.windows32 папкасына -> MultiWiiConf тиркемесине эки жолу чыкылдатыңыз. (Көңүл бургула, менде Windows 64 бит болсо да, 32 бит колдонмо гана иштейт окшойт).
3. Учуу контролеруңуз туташкан портту тандашыңыз керек (бул учурда COM3).
4. Окуу дегенди басыңыз.
5. Стартка басыңыз.
6. Тактаңызды столго тегиз коюп, Calib_acc чыкылдатыңыз.
7. Calib_mag баскычын чыкылдатыңыз, андан кийин тактаңызды 30 секунда ичинде мүмкүн болушунча тез буруш керек. Сиз графиктин бардык бурчтарын көрүшүңүз керек.

Сыноо үчүн:

Тактаңызды чайырга буруңуз, огуңузду өйдө буруңуз жана программада сенсорлор эмнени көрсөтүп жатканын түшүнүңүз

Бергичти орнотуу (алыстан башкаруу):

Биринчиден, дисплей менюсунда кайсы таяк кайсы каналды башкараарын текшере аласыз:

1. Контроллерди иштетүүдөн мурун, бардык өчүргүчтөрдүн өйдө турганын жана дроссель таякчасынын (сол таяк) ылдый экенин текшериңиз.
2. Контроллерди баштаңыз.
3. Ok баскычын басып туруңуз.
4. Орнотууга, анан Дисплейге өтүңүз.
5. Кайсы канал жооп берерин билүү үчүн таякчаңызды жылдырсаңыз болот.

Андан ары кетүүдөн мурун, моделди жана атты тандаңыз:

1. Системге өтүңүз -> Модель тандоо -> моделди тандоо.
2. Системага өтүңүз -> Моделдин аты. Жана ага ат коюңуз. Өзгөртүүлөрдү сактоо үчүн жокко чыгарууну кармап туруңуз.
3. System-> Type терүү бөлүмүнө өтүңүз жана аны квадриротор болсо дагы, Учак же планер катары коюңуз.
4. Subtrim менюсунан кыркууну коюңуз. Таякчалар нейтралдуу абалда болгондо, каналдар керек (Дисплей менюсунда караңыз).
5. Жөндөөлөрдү сактоо үчүн жокко чыгарууну кармап туруңуз.

Андан кийин, Failsafe орнотууларын орнотууга уруксат бериңиз:

Бул пилотсуз башкаруучу алыс жана сигнал жоголуп кеткенде, бардык башкаруу нейтралдуу абалга өтөт камсыз кылат. Бул үчүн биз 1, 2 жана 4 -каналды 0% га коюп, Failsafe Менюсу аркылуу алардагы failsafeти иштетишибиз керек. Биз ошондой эле дроссельдеги failsafe иштетип, аны 100%га коюшубуз керек.

Ошондой эле контроллериңиздеги башка өчүргүчтөрдү System-> Aux ичинде иштетүү аркылуу колдонсоңуз болот. өчүргүчтөр.

Сиз биздин веб -сайттан бул бөлүм жөнүндө көбүрөөк маалымат ала аласыз.

6 -кадам: Түз агым

Raspberry Pi - бул компьютер жана учуучу компьютер менен эмне кыла алсаңыз, элестетиңиз эле чектелет.

Түз агылтуу үчүн:

1. PiCamera иштетүү. Бул үчүн, Pi'ди баштаңыз жана ага чычкан менен мониторду туташтырыңыз. Жогорку сол жактагы rasbian логотибин чыкылдатыңыз, артыкчылыктарга өтүңүз, андан кийин Raspberry Pi конфигурациясы, андан кийин интерфейстер өтмөгүндө камера иштетилген деп текшерилет. Андан кийин OK чыкылдатыңыз.
2. Скриптти жүктөп алыңыз (коддун булагы: туш келди сабактар) жана аны үй папкаңызга салыңыз.
3. Терминалга '' python3 rpi_camera_surveillance_system.py '' терүү менен скриптти иштетиңиз.

Скрипт иштеп баштагандан кийин, видео агымыңыздын веб -серверине кире аласыз: https://: 8000. Өзүңүздүн Raspberry Pi IP дарегиңиз менен алмаштырыңыз, менин учурда

Эгерде сиз Pi IP дарегиңизди билбесеңиз, анда дарегин берген терминалга ifconfig терүү аркылуу биле аласыз.

Түз эфирге Raspberry Pi менен бир тармакка туташкан каалаган түзмөк аркылуу кире аласыз. Сиз жөн гана браузерди ачышыңыз керек.

Бул программаны смартфонуңуздан да ишке киргизсеңиз болот. Сиз жөн гана Terminus колдонмосун орнотушуңуз керек (эгер сизде iPhone болсо).

Пи иштей баштаганда агымды түз баштоо үчүн (дронуңуз күйүп турганда) терминалга териңиз:

sudo nano /home/pi/.bashrc

Анан акыркы сапка барып, кошуңуз, echo Жүктөө учурунда чуркоо

sudo python3/home/pi/rpi_camera_surveillance_system.py

sudo өчүрүп күйгүзүү

Файлыңызды Ctrl+X басуу менен сактаңыз, андан кийин Y деп жазыңыз жана Enterди басыңыз.

Куттуктайбыз, түз агым түзүлдү! Сиз муну кошуналарыңызды шпиондук кылуу же FPV жарыштарын жасоо үчүн колдоно аласыз!

7 -кадам: PID тюнинг чеберчилиги

Сиз биринчи учууга даярсыз. Биринчи кылышыңыз керек, баары жакшы жооп берер -келбесин билүү үчүн учкучсуз учкучсуз учуп көрүңүз.

Андан кийин, сиз өзүңүздүн винттериңизди кошуп, өчүрө аласызбы же жокпу билүү үчүн дроссельди көбөйтүү үчүн өтө жай баштай аласыз.

Сиздин пилотсуз акырын термелет, дирилдейт же мотор ышкырат. Бул сиздин PID жөндөөлөрүңүздү орнотушуңуз керек дегенди билдирет!

Эгер сиз буйруктарыңызга жакшы жооп берген абдан туруктуу пилотсуз учакты кааласаңыз, бул бөлүккө бир аз убакыт кетет. PID жөндөөсү субъективдүү, андыктан сиздин пилотсуз кантип учушуңуз сизге байланыштуу. Бул жерде жол -жобосу:

1. Чайырда жана роллдо төмөн I менен баштаңыз (0.01) жана жогорку жыштыктагы термелүүлөрдү көргөнгө чейин Pди көбөйтүңүз жана аны акыркы мааниге чейин азайтыңыз.
2. Андан кийин, мен чайырда 0,01 кадам менен көбөйтөм, дагы бир жолу дирилдөөнү көргөнгө чейин же пилотуңдун катуу жана жооп бербегенин сезгенге чейин. Адатта, I жөндөөсү бийиктиктин төмөндөшүнө жана дрейфке дуушар болгондо сизге жардам берет. Бул сиздин системаңыздагы (дрон) бузулууларга каршы.
3. Эгерде сиз кандайдыр бир жогорку жыштыктагы термелүүлөрдү көрсөңүз, Pди артка коюңуз.
4. Эгерде сиздин пилотсуз өтө нымдуу болуп көрүнсө, Dди азайтыңыз (жооп берүү үчүн төмөн).

Yaw огу үчүн, адатта, сиз аны демейки абалында калтыра аласыз, бирок эгер сиз пилотуңуздун огунун огунда жылып баратканын сезсеңиз, анда Iди көбөйтө аласыз.

8 -кадам: Мени өзгөчөлүктү ээрчиңиз

Автономдуу дрон укмуш, ал эч нерседен кабатыр болбостон учуп, кыймылдай алат.

Бул үйрөткүчтө жасалган дрон анын сенсорлору тартып алган маалыматтарды иштетүү аркылуу муну жасоого жөндөмдүү.

Адамды көзөмөлдөө сыяктуу өзгөчөлүктү ишке ашыруу үчүн сизге төмөнкүлөр керек:

1. Дрондун камерасын колдонуп, анын айлана -чөйрөсүнө көңүл бурууга жардам бериңиз.
2. Айлана -чөйрөнү талдоо үчүн жасалма көрүнүш алгоритмин колдонуңуз.
3. Дрондун траекториясын пландаңыз.
4. Пилотсуз учууга багытталган буйрукту бериңиз.

Тагыраак айтканда, Pi Camera Raspberry Piге сүрөттөрдүн түз агымын камсыздай алат, ал жасалма көрүү алгоритмдерин иштетүү үчүн жетиштүү күчкө ээ болгон компьютер.

Бул алгоритмдер сүрөттөгү адамды аныктап, бул адамдын абалын талдай алат. Хаар каскадынын алгоритми же терең нейрон тармактары бул үчүн пайдалуу алгоритмдер болушу мүмкүн.

Демек, ээрчүү керек болгон адамдын позициясын билүү менен, сиз моторлордун кантип жылышын жана кадрдагы изделген нерсенин абалына жараша кайсы багытты алууну пландасаңыз болот. Мисалы, эгер байкалуучу адам Pi Camera тарабынан алынган кадрдын оң жагында болсо, пилотсуз учактын алгоритми оңго бурулат.

Акыр -аягы, дрондун ээрчиши керек болгон багыты тандалгандан кийин, Raspberry Pi Multiwiiге пилотсуз учактын ошол тарапка баруусуна уруксат берүү үчүн буйрук жөнөтүшү керек. Бул үчүн MSP (Multiwii Serial Protocol) сиздин компьютериңиз (Pi) менен учуу контролеруңуздун ортосунда баарлашуу үчүн пайдалуу.

Бул жерде сиз аны кантип коддоонун жолун таба аласыз.

Адамдарды аныктоо үчүн tensorflow жана терең нейрон тармактарын колдонгон дагы күчтүү ыкма биздин веб -сайтта көрсөтүлгөн.

Сиз өзүңүздүн пилотсуз учкучуңузду өркүндөтүүнүн башка көптөгөн жолдорун элестете аласыз, мисалы, аны даракты же жаныбарды көргөн сайын сүрөткө тартуу. Объектилерден качуу, эгер сиз объекттен белгиленген аралыктан жакыныраак болсо, сиз дронду жарышын токтотууга орноттуңуз.

Ошондой эле, сиз сайттан LEDди Пи -ге кантип туташтырып, дрон кимдир бирөөнү ээрчип кетүүнү аныктаганда күйгүзүүнү үйрөнө аласыз!

9 -кадам: бактылуу учуу

Дронуңузду иштетип, учууңуздан ырахат алыңыз.

Эгерде сиз ары карай баргыңыз келсе жана дронуңузда адамга көз салууну ишке ашыргыңыз келсе, анда биздин веб -сайттан бул боюнча үйрөткүчкө кайрылсаңыз болот.

Бул окуу куралын даярдаганыңыз үчүн рахмат!