Më Ndiq - Raspberry Pi Smart Drone Guide: 9 Hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:11

A keni menduar gjithmonë se si të bëni një dron nga A-Z?

Ky tutorial ju tregon se si të bëni një kuadopter prej 450 mm hap pas hapi nga blerja e pjesëve deri në testimin e robotit tuaj ajror në fluturimin e tij të parë.

Për më tepër, me një Raspberry Pi dhe një PiCamera ju mund të transmetoni një video të drejtpërdrejtë në pajisjen tuaj dhe të kontrolloni dronin tuaj në pamjen e personit të parë! Raspberry Pi gjithashtu ofron mundësinë për të përmirësuar dronin tuaj edhe më shumë dhe për të shtuar veçori si ndjekja e personave, shmangia e pengesave dhe një stacion moti. Ky tutorial do t'ju tregojë se si ta bëni dronin tuaj t'ju ndjekë.

Avantazhi i Raspberry Pi është kryesisht se mund të përpunojë disa algoritme të shikimit artificial për veçoritë që kërkojnë që droni të jetë "i zgjuar".

Në këtë udhëzues, ju do të mësoni:

• Cilat mjete/pjesë ju nevojiten për të blerë
• Si të rregulloni të gjitha pjesët në kornizë
• Si të bëni lidhjet për sistemin shtytës
• Si të konfiguroni mikrokontrolluesin tuaj
• Si ta lidhni marrësin me transmetuesin
• Si të transmetoni një video të marrë nga droni në telefonin tuaj
• Si të rregulloni PID -in tuaj për një kontroll më të mirë
• Si të zbatoni gjurmimin e personave

Gjithashtu droni ka një LED të kuq që ndizet kur droni po kërkon dikë dhe një LED të gjelbër kur dikush zbulohet dhe droni po e ndjek atë. Një buton është zbatuar gjithashtu për të fikur Pi para se shkëputja e baterisë në kartën SD të Raspberry Pi të mos korruptohet.

Ky tutorial synon të vendosë bazat se si të ndërtoni një dron inteligjent të personalizueshëm, kështu që nëse jeni një fillestar i plotë, keni ardhur në vendin e duhur!

Hapi 1: Vështrim i përgjithshëm

Për të ndërtuar një kuadopter, na duhen 4 motorë dhe 4 ESC (Kontrollues Elektronik i Shpejtësisë) secili i lidhur me një motor. Një bord shpërndarës i energjisë përdoret për të shpërndarë fuqinë nga bateria në 4 ESC.

ESC merr komandën nga kontrolluesi i fluturimit (këtu një tabelë MultiWii) dhe e transmeton atë në motor.

Ky kontrollues fluturimi ka një xhiroskop, përshpejtues dhe barometër. Ju gjithashtu mund të shtoni një modul bluetooth dhe një GPS në të.

Për të bërë lidhjen midis Raspberry Pi dhe kontrolluesit të fluturimit, ne përdorim një përshtatës FTDI. Kështu ne mund t'i dërgojmë komandat kontrolluesit nga Pi -ja jonë. Gjithashtu, për të bërë kalibrimin PID dhe për të ngarkuar firmware -in e Mulltiwii në kontrolluesin e fluturimit, FTDI do të jetë shumë i dobishëm.

Së fundi, ne kontrollojmë dronin nga distanca me një telekomandë që u dërgon komanda marrësve dhe i dërgon tek kontrolluesi i fluturimit.

Raspberry Pi gjithashtu siguron një transmetim që mund të shihet në çdo shfletues nga një pajisje si një telefon për shembull. Në këtë mënyrë ne mund të shikojmë atë që shikon Kamera Pi kur është në ajër.

Hapi 2: Mbledhja e Pjesëve

Pjesët e mëposhtme kërkohen për të përfunduar me sukses këtë tutorial:

1) Korniza: 4-bosht 450 F Frame

2) Transmetuesi dhe marrësi: Flysky FS-i6X

3) The Raspberry Pi: Raspberry Pi 3 Motherboard Motherboard

4) Kamera: PiCamera

5) Mikrokontrolluesi: Crius MultiWii SEV2.6

6) Konvertuesi FTDI: FTDI USB në TTL /FT232

7) Tela të vegjël: Elegoo 120pcs Tela shumëngjyrësh Dupont

8) Motorët (x4): Liobaba 1100KV 2-4S Motor pa furça

9) ESC -të (x4): Firmware pa furça ESC 30A Firmware ESC pa furça me 5V 3A UBEC

10) Bateria: Bateri HRB 11.1V 5000mAh 3S 50C-100C LiPo

11) Lidhëset: Lidhës të veshur me ar 3.5mm (x4) dhe Artrinck XT-60 60A/100A Femër Mashkull

12) Helikat (x3): FidgetGear 10x4.5 Helikë (Blu)

13) Jastëku i montimit të kontrolluesit të fluturimit: Fleta e montimit të Kontrolluesit të Fluturimit

14) Disa mbështjellës që tkurren me nxehtësi: Tub i tkurrshëm - SODIAL

15) Tela: tela 16GA

16) Hekuri i saldimit: Kompleti i Saldimit të Hekurit Holife, 60W 110V Pajisja e Saldimit të Kontrolluar me Temperaturë të Rregullueshme

Opsionale

• Një zile: Monitor Venom i Tensionit të Ulët për bateritë LiPO 2S deri në 8S
• Një mbështetje/raft për Pi dhe kontrolluesin e fluturimit: Kutia e ruajtjes së kutisë për Raspberry Pi
• Përmirësoni përvojën tuaj të saldimit me: Elenco Hands Helping and 60-40 Tin Lead Lead Rosin Core Solder

Kostoja totale e të gjitha këtyre pjesëve duhet të jetë 450.71 CAN $.

Hapi 3: Bashkimi dhe fiksimi i pjesëve në kornizë

Dy pjesë kanë nevojë për bashkim:

1. ESC (ato nuk vijnë me lidhës në skajet)
2. Bordi i shpërndarjes së energjisë (në rastin tonë të integruar në kornizë)

Përdorni lidhësit femra tx në telat që keni shtuar në tabelën e shpërndarjes, lidhësit mashkull tx në telat anësorë të bordit të shpërndarjes të ESC -ve dhe lidhësit prej ari 3.5 mm në telat anës motorikë të ESC -ve. Mos harroni të shtoni mbështjellësin që zvogëlon nxehtësinë për ta izoluar (ne nuk duam të shohim asnjë tel të zhveshur).

Këshilla për bashkimin:

• Përdorni majën e hekurit të sheshtë të madhësisë së mesme (e dhënë në kompletin tuaj të saldimit) dhe ngrohni hekurin e saldimit në 400 gradë Celsius.
• Pastroni shpesh majën e telit të saldimit me sfungjer uji.
• Shkrini disa saldime në dy sipërfaqet që dëshironi të lidhni së pari, pastaj ngjitini ato së bashku dhe shtoni më shumë saldim.

Për më shumë detaje se si të bashkoni gjithçka, mos hezitoni të hidhni një sy në faqen tonë të internetit.

Fiksoni pjesët në kornizë:

1. Përdorni dy vida për të rregulluar motorët në çdo skaj të krahut.
2. Fiksoni mbështetësen e elektronikës në kornizë me arra dhe bulona.
3. Fiksoni Pi në mbështetës me arra dhe bulona.
4. Ngjitni një jastëk montimi (për të thithur dridhjet) në pjesën e sipërme të mbështetësit dhe ngjiteni Multiwii në të duke u siguruar që është pikërisht në mes të kornizës dhe me shigjetën drejtuar midis dy krahëve të së njëjtës ngjyrë.
5. Ngjiteni marrësin në mbështetës me pak velkro.
6. Vendosni ESC në secilën krah me mbështjellës.
7. Përdorni shiritat për të bashkuar baterinë në nivelin e poshtëm të kornizës.
8. Stërvitni helikat dhe vendosini në motorë me ndihmën e bulonës speciale që vjen me motorin

Hapi 4: Lidhjet

Për marrësin:

• Lidhni kunjat e Throttle në MultiWii me kanalin 3 në marrës.
• Lidhni kunjat Roll me kanalin 1 në marrës.
• Lidhni kunjat e katranit me kanalin 2.
• Lidhni kunjat Yaw me kanalin 4.
• Lidhni Ndihmës 1 me kanalin 5.

Për ESC -të:

Me Multiwii përballë përpara dhe me tela të zinj të lidhësit të komandës ESC në pinin e poshtëm të Multiwii;

• Lidhni ESC majtas-sipërme me D3.
• Lidhni ESC-në e sipërme djathtas me D10.
• Lidhni ESC-në në fund të djathtë me D9.
• Lidhni ESC-në e majtë-poshtë me D11.

Për Pi:

• Lidhni PiCamera.
• Lidheni FTDI me një përshtatës mini-USB/USB dhe lidheni atë me Pi, gjithashtu lidhni kunjat FTDI ose kunjat FTDI të MultiWii.
• Lidhni një kunjë - dhe + të MultiWii me një kunj 5V dhe tokëzues GPIO të Pi.

Për motorët

Si parazgjedhje, motorët rrotullohen në drejtim të kundërt të orës (CCW). Pra, për motorët sipër-majtas dhe poshtë-djathtas, ju duhet të përmbysni lidhjen e telave me ESC (e zeza me të kuqen dhe e kuqja me të zezën) prandaj do të keni një drejtim të mençur të orës (CW).

Hapi 5: Konfiguroni të gjitha

Hiqni helikat tuaja për hapat e mëposhtëm.

Programimi i ESC -ve:

Kontrolluesi elektronik i shpejtësisë kontrollon motorin dhe për këtë arsye shumë opsione janë në dispozicion dhe ju takon juve të personalizoni ESC tuaj në mënyrë që të sillet si të dëshironi.

Hiqni të gjitha telat e lidhur me marrësin.

Për çdo ESC:

1. Lidhni vetëm një ESC me energji elektrike (në tabelën e shpërndarjes në rastin tonë) dhe sigurohuni që bateria të jetë shkëputur.
2. Vendosni kunjat ESC në kanalin e mbytjes të marrësit (në rastin tonë kanali 3).
3. Fuqizoni transmetuesin tuaj.
4. Vendoseni gazin në pozicionin maksimal në transmetuesin tuaj.
5. Ndizni bordin e shpërndarjes duke e lidhur baterinë me të. Ju gjithashtu mund të përdorni disa kapëse aligatorësh dhe të lidhni direkt baterinë me ESC.
6. Pas disa bip -ve, duhet të dëgjoni një ton muzikor me 4 bip. Pas kësaj muzike të parë vendosni gazin në pozicionin minimal në transmetuesin tuaj.
7. Prisni konfirmimin nga UBEC, dhënë nga një bip.
8. Mbyllni transmetuesin.
9. Hiqeni energjinë (shkëputeni baterinë Li-Po)

Për ta testuar:

1. Fuqizoni transmetuesin me pozicionin minimal të mbytjes.
2. Lidhni baterinë.
3. Rritni gradualisht gazin në fuqinë maksimale. Motori duhet të rrotullohet më shpejt kur rrisni mbytjen.

Vendosja e bordit të kontrollit të fluturimit:

Për këtë hap mund të hiqni kabllon USB të FTDI në Pi dhe ta vendosni në kompjuterin tuaj, që do të jetë më i përshtatshëm për të programuar bordin.

1. Shkarkoni softuerin Arduino në kompjuterin tuaj përmes faqes së internetit.
2. Shkarkoni versionin e fundit të firmware multiwii dhe nxirreni atë në kompjuterin tuaj.
3. Shkoni në dosjen MultiWii të nxjerrë më parë, pastaj hapni MultiWii.ino i cili do të ngacmojë Arduino.
4. Shkoni te skedari config.h në Arduino, hiqni // përballë #define QUADX për të konfiguruar llojin e konfigurimit të multikopterit tuaj dhe përballë #define CRIUS_SE_v2_0 për të zgjedhur llojin e bordit.
5. Pastaj shkoni te Tools -> Board -> dhe zgjidhni Arduino Pro ose Pro Mini dhe sigurohuni që te Tools -> Processor -> që është zgjedhur ATMmega328P (5V, 16MHz).
6. Konfigurimi i fundit që duhet të bëjmë para se të ngarkojmë në tabelë është të shkojmë te Tools -> Port -> të zgjedhim portën e MultiWii -t tuaj (COM3 për ne).
7. Klikoni në verifikim dhe pastaj në ngarkim.
8. Ndërsa kodi po ngarkohet në Crius MultiWii SE v2.6 ju duhet të shihni që dritat të ndizen si në bordin e kontrolluesit ashtu edhe në bordin FTDI.

Kalibroni sensorët në tabelën e kontrollit të fluturimit:

1. Shkoni te dosja MultiWiiConf e pranishme në dosjen MultiWii të shkarkuar më parë nga uebfaqja e tyre.
2. Pastaj shkoni te -> folder.windows32 folder -> klikoni dy herë në aplikacionin MultiWiiConf. (Vini re se edhe sikur të kisha Windows 64bit vetëm aplikacioni 32bit duket se funksionon).
3. Ju duhet të zgjidhni portën me të cilën është lidhur kontrolluesi juaj i fluturimit (në këtë rast COM3).
4. Klikoni në Lexo.
5. Klikoni në Start.
6. Vendoseni tabelën tuaj në tavolinë dhe pastaj klikoni në Calib_acc.
7. Klikoni në Calib_mag dhe më pas ju duhet të rrotulloni tabelën tuaj në të gjitha drejtimet gjatë 30 sekondave sa më shpejt që të jetë e mundur. Ju duhet të shihni goditje në të gjithë grafikun.

Për ta testuar:

Rrotulloni bordin tuaj në boshtin e fushës, rrotullimit dhe devijimit dhe shikoni nëse ka kuptim ajo që tregojnë sensorët në softuer

Vendosja e transmetuesit (telekomandë):

Së pari, mund të verifikoni se cili shkop kontrollon cilin kanal në menunë e ekranit:

1. Para se të filloni kontrolluesin, sigurohuni që të gjithë çelsat të jenë lart dhe se shkopi i mbytjes (shkopi i majtë) është poshtë.
2. Nisni kontrolluesin.
3. Mbajeni butonin Ok.
4. Shkoni te Setup, pastaj Display.
5. Ju mund të lëvizni shkopinjtë tuaj për të parë se cili kanal reagon.

Para se të vazhdoni më tej, zgjidhni një model dhe një emër:

1. Shkoni te System-> Model select -> zgjidhni një model.
2. Shkoni te Sistemi -> Emri i modelit. Dhe jepini një emër. Prisni anulimin për të ruajtur ndryshimet tuaja.
3. Shkoni te Sistemi-> Lloji përzgjidhni dhe vendoseni si aeroplan ose rrëshqitës edhe nëse është katërkëndësh.
4. Vendosni zbukurimet në Menunë Subtrim. Kur shkopinjtë janë në pozicionin e tyre neutral ju keni nevojë që kanalet (shihni në Menynë e Ekranit) të jenë në 0% për devijimin, ngritjen dhe rrotullimin.
5. Prisni anulimin për të ruajtur cilësimet tuaja.

Tjetra, le të vendosim cilësimet e Failsafe:

Kjo siguron që kur droni shkon shumë larg kontrolluesit dhe sinjalit të humbur, që të gjitha kontrollet të shkojnë në pozicionin neutral. Pra, për ta bërë këtë, ne duhet të vendosim kanalin 1, 2 dhe 4 në 0% dhe të aktivizojmë failsafe mbi to përmes Failsafe Menu. Ne gjithashtu duhet të aktivizojmë failsafe në mbyt dhe ta vendosim atë në 100%.

Ju gjithashtu mund të përdorni çelsat e tjerë në kontrolluesin tuaj duke i aktivizuar ato në System-> Aux. çelsin.

Ju mund të keni më shumë detaje në lidhje me këtë seksion në faqen tonë të internetit.

Hapi 6: Transmetimi i drejtpërdrejtë

Raspberry Pi është një kompjuter dhe ajo që mund të bëni me një kompjuter fluturues ka kufizuar vetëm imagjinatën tuaj.

Për të transmetuar drejtpërdrejt:

1. Aktivizo PiCamera. Për ta bërë këtë, filloni Pi dhe lidhni një mi dhe një monitor me të. Klikoni në logon rasbian në të majtë lart, shkoni te preferencat, pastaj Raspberry Pi Configuration dhe më pas në skedën e ndërfaqeve make sur Camera kontrollohet si e aktivizuar. Pastaj klikoni në rregull.
2. Shkarkoni skriptin (burimi i kodit: mësime të rastësishme nerd) dhe vendoseni në dosjen tuaj të shtëpisë.
3. Drejtoni skriptin duke shtypur '' python3 rpi_camera_surveillance_system.py '' në terminal.

Pasi skenari të jetë në punë, mund të hyni në serverin tuaj të transmetimit të videove në: https://: 8000. Zëvendësoni me adresën tuaj IP të Raspberry Pi, në rastin tim

Nëse nuk e dini Pi IP Adresën tuaj, mund ta njihni duke shtypur ifconfig në terminalin që ju jep adresën.

Mund të hyni në transmetimin e drejtpërdrejtë përmes çdo pajisjeje të lidhur në të njëjtin rrjet me Raspberry Pi. Thjesht duhet të hapni shfletuesin.

Ju gjithashtu mund ta nisni këtë program nga smartphone juaj. Thjesht duhet të instaloni aplikacionin Terminus (nëse keni një iPhone).

Për të nisur transmetimin direkt kur Pi është i mundësuar (kështu që kur droni juaj është aktiv) shkruani në terminal:

sudo nano /home/pi/.bashrc

Pastaj shkoni në rreshtin e fundit dhe shtoni, jehonë Running at boot

sudo python3/home/pi/rpi_camera_surveillance_system.py

rindez sudo

Ruani skedarin tuaj duke shtypur Ctrl+X, pastaj shkruani Y dhe klikoni mbi Enter.

Urime, transmetimi i drejtpërdrejtë tani është vendosur! Mund ta përdorni për të spiunuar fqinjët tuaj ose për të bërë gara FPV!

Hapi 7: Arti i Akordimit të PID -it

Jeni gati për fluturimin tuaj të parë. Gjëja e parë që duhet të bëni është të provoni dronin tuaj pa asnjë helikë për të parë nëse gjithçka përgjigjet mirë.

Pastaj, mund të shtoni helikat tuaja dhe të filloni shumë ngadalë për të rritur mbytjen për të parë nëse mund të ngriheni.

Droni juaj ndoshta lëkundet ngadalë, vibron ose motorët fishkëllejnë. Kjo do të thotë që ju duhet të vendosni cilësimet tuaja PID!

Kjo pjesë merr pak kohë nëse doni një dron shumë të qëndrueshëm që i përgjigjet mirë komandave tuaja. Vendosja e PID është subjektive, kështu që varet nga ju se si dëshironi të fluturojë droni juaj. Këtu është procedura:

1. Filloni me një I të ulët në fushë dhe rrotull (0.01) dhe rriteni P derisa të shihni luhatje me frekuencë të lartë dhe ta zvogëloni atë në vlerën e fundit.
2. Pastaj, rriteni I në fushë dhe rrotulloni me rritje prej 0.01 derisa përsëri të shihni dridhje ose të ndjeni se droni juaj është i ngurtë dhe nuk reagon. Zakonisht cilësimi I mund t'ju ndihmojë nëse përjetoni rënie të lartësisë dhe zhvendosje. Ai lufton shqetësimet në sistemin tuaj (dronin).
3. Uleni P tuaj nëse shihni ndonjë lëkundje me frekuencë të lartë.
4. Ulni D -në tuaj nëse droni juaj duket shumë i lagur (i ulët për t'u përgjigjur).

Për boshtin e devijimit, zakonisht mund ta lini atë në parazgjedhje, por nëse mendoni se droni juaj lëviz në boshtin e devijimit, atëherë mund të rrisni I.

Hapi 8: Më Ndiqni Veçorinë

Një dron autonom është i mrekullueshëm, mund të fluturojë dhe të lëvizë pa u shqetësuar për të.

Droni i bërë në këtë tutorial ka aftësinë për ta bërë këtë duke përpunuar të dhënat që kapin sensorët e tij.

Për të zbatuar një veçori të tillë si ndjekja e personit ju duhet:

1. Përdorni kamerën e dronit për ta ndihmuar atë të marrë parasysh mjedisin e tij.
2. Përdorni një algoritëm të vizionit artificial për të analizuar mjedisin.
3. Planifikoni trajektoren e dronit.
4. Komandoni drejtimin që duhet ndjekur te droni.

Më konkretisht, Kamera Pi mund të sigurojë një transmetim të drejtpërdrejtë të imazheve për Raspberry Pi i cili është një kompjuter me fuqi të mjaftueshme për të drejtuar disa algoritme të shikimit artificial.

Këto algoritme mund të zbulojnë një person në një fotografi dhe të analizojnë pozicionin e këtij personi. Algoritmi i kaskadës Haar ose rrjetet nervore të thella mund të jenë algoritme të dobishme për këtë.

Prandaj, duke ditur pozicionin e personit që do të ndiqni, mund të planifikoni sesi lëvizin motorët dhe cilin drejtim të merrni në varësi të pozicionit të objektit të gjurmuar në kornizë. Për shembull, nëse personi që do të gjurmohet është në të djathtë të kornizës të marrë nga Kamera Pi, komanda e algoritmit te droni të kthehet djathtas.

Më në fund, pasi të jetë zgjedhur drejtimi që duhet të ndjekë droni, Raspberry Pi duhet të dërgojë një komandë te Multiwii për t'i lejuar dronit të shkojë në atë drejtim. Për ta bërë këtë, MSP (Protokolli Serial Multiwii) është i dobishëm për të komunikuar midis kompjuterit tuaj (Pi) dhe kontrolluesit tuaj të fluturimit.

Këtu mund të gjeni të bashkangjitur një mënyrë sesi ta kodoni atë.

Një metodë më e fortë duke përdorur tensorflow dhe rrjete të thella nervore për zbulimin e personave është treguar në faqen tonë të internetit.

Ju gjithashtu mund të imagjinoni shumë mënyra të tjera për të përmirësuar dronin tuaj autonom, si ta bëni atë të bëjë një fotografi çdo herë që sheh një pemë ose një kafshë. Shmangia e objekteve është gjithashtu e mundur për të zbatuar ju thjesht e keni vendosur dronin të ndalojë garën e tij nëse ai është më afër se një distancë e caktuar nga një objekt.

Gjithashtu, mund të mësoni në faqen e internetit se si të lidhni një LED me Pi dhe ta ndizni kur droni zbulon dikë që duhet të ndjekë!

Hapi 9: Gëzuar Fluturimin

Nisni dronin tuaj dhe shijoni fluturimin tuaj.

Nëse doni të shkoni më tej dhe të zbatoni gjurmimin e personave në dronin tuaj, mund të konsultoheni me faqen tonë të internetit për një mësim mbi këtë.

Faleminderit për gati këtë tutorial!