Nifuate - Raspberry Pi Smart Drone Mwongozo: 9 Hatua

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:49

Je! Umewahi kujiuliza jinsi ya kutengeneza drone kutoka A-Z?

Mafunzo haya yanaonyesha jinsi ya kufanya quadcopter ya 450mm hatua kwa hatua kutoka kununua sehemu hadi kupima roboti yako ya angani kwenye ndege yake ya kwanza.

Kwa kuongeza, na Raspberry Pi na PiCamera unaweza kutiririsha video moja kwa moja kwenye kifaa chako na kudhibiti drone yako kwa mtazamo wa mtu wa kwanza! Raspberry Pi pia inatoa uwezekano wa kuboresha drone yako hata zaidi na kuongeza huduma kama ufuatiliaji wa mtu, kuzuia kikwazo na kituo cha hali ya hewa. Mafunzo haya yatakuonyesha jinsi ya kufanya drone yako ikufuate.

Faida ya Raspberry Pi ni kwamba inaweza kusindika maagizo ya maono bandia ya huduma ambazo zinahitaji drone kuwa "smart".

Katika hii inayoweza kufundishwa, utajifunza:

• Ni zana / sehemu gani unahitaji kununua
• Jinsi ya kurekebisha sehemu zote kwenye sura
• Jinsi ya kufanya unganisho kwa mfumo wa msukumo
• Jinsi ya kusanidi mdhibiti wako mdogo
• Jinsi ya kuunganisha mpokeaji kwa mtoaji
• Jinsi ya kutiririsha video iliyochukuliwa na drone kwenye simu yako
• Jinsi ya kurekebisha PID yako kwa udhibiti bora
• Jinsi ya kutekeleza ufuatiliaji wa mtu

Pia drone ina taa nyekundu ambayo inawaka wakati drone inatafuta mtu na LED ya kijani wakati mtu hugunduliwa na drone inamfuata. Kitufe pia kinatekelezwa kuzima Pi kabla ya kukataza betri kwenye kadi ya SD ya Raspberry Pi haifanyi uharibifu.

Mafunzo haya yanalenga kuweka misingi ya jinsi ya kujenga drone maridadi inayoweza kubadilishwa, kwa hivyo ikiwa wewe ni Kompyuta kamili, umekuja mahali pa haki!

Hatua ya 1: Muhtasari

Ili kujenga quadcopter, tunahitaji motors 4 na 4 ESCs (Mdhibiti wa Kasi ya Elektroniki) kila moja iliyounganishwa na motor. Bodi ya usambazaji wa umeme hutumiwa kusambaza nguvu kutoka kwa betri kwenda kwa 4 ESCs.

ESC inapokea amri kutoka kwa mdhibiti wa ndege (hapa bodi ya MultiWii) na kuipeleka kwa motor.

Mdhibiti huyu wa ndege ana gyroscope, accelerometer na barometer. Unaweza pia kuongeza moduli ya Bluetooth na GPS kwake.

Ili kufanya unganisho kati ya Raspberry Pi na mtawala wa ndege, tunatumia adapta ya FTDI. Kwa hivyo tunaweza kutuma amri kwa mtawala kutoka kwa Pi yetu. Pia, kufanya usawazishaji wa PID na kupakia firmware ya Mulltiwii kwenye kidhibiti cha ndege, FTDI itakuwa muhimu sana.

Mwishowe, tunadhibiti kwa mbali drone na udhibiti wa kijijini ambao hutuma amri kwa wapokeaji na kuzipeleka kwa mdhibiti wa ndege.

Raspberry Pi pia hutoa mkondo ambao unaweza kutazamwa kwenye kivinjari chochote kutoka kwa kifaa kama simu kwa mfano. Kwa njia hii tunaweza kuona kile Kamera ya Pi inaona ikiwa angani.

Hatua ya 2: Kukusanya Sehemu

Sehemu zifuatazo zinahitajika kumaliza mafunzo haya:

1) Sura: 4-mhimili 450 F Sura

2) Mtumaji na mpokeaji: Flysky FS-i6X

3) Pi ya Raspberry: Raspberry Pi 3 Mfano B Motherboard

4) Kamera: PiCamera

5) Mdhibiti mdogo: Crius MultiWii SEV2.6

6) FTDI: FTDI USB kwa TTL / FT232 Converter

7) waya ndogo: Elegoo 120pcs Waya wa Dupont wa Rangi

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

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

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

11) Viunganishi: Viunganishi vilivyopambwa kwa Dhahabu 3.5mm (x4) na Artrinck XT-60 60A / 100A Mwanaume Kike

12) Propellers (x3): FidgetGear 10x4.5 Propeller (Bluu)

13) Kidhibiti cha kufunga ndege: Kidhibiti cha Kuweka Ndege

14) Baadhi ya sheath-shrinkable sheaths: Shrinkable tube - SODIAL

15) waya: waya 16GA

16) Chuma cha kutengenezea: Kitanda cha Chuma cha Holife, 60W 110V Chombo cha Kulehemu cha Kudhibiti Joto

Hiari

• Buzzer: Venom Low Voltage Monitor kwa 2S hadi 8S Batri za LiPO
• Msaada / rack kwa Pi na mtawala wa ndege: Uchunguzi wa Sanduku la Raspberry Pi
• Boresha uzoefu wako wa kutengenezea na: Elenco Mikono ya Kusaidia na 60-40 Tin Lead Rosin Core Solder

Gharama Jumla ya sehemu hizi zote inapaswa kuwa 450.71 CAN $.

Hatua ya 3: Soldering na Sehemu za Kurekebisha kwenye Sura

Sehemu mbili zinahitaji kutengenezea:

1. ESCs (hawaji na viunganishi kwenye ncha)
2. Bodi ya usambazaji wa umeme (kwa upande wetu imejumuishwa kwenye fremu)

Tumia viunganisho vya kike vya tx kwenye waya ulizoongeza kwenye bodi ya usambazaji, viunganishi vya tx vya kiume kwenye waya wa upande wa bodi ya usambazaji ya ESCs na viunganisho vya dhahabu vya 3.5mm kwenye waya za upande wa motor za ESCs. Usisahau kuongeza ala inayopunguza joto ili kuingiza (hatutaki kuona waya yoyote wazi).

Ushauri wa kutengenezea:

• Tumia ncha ya chuma ya gorofa ya ukubwa wa kati (iliyotolewa kwenye kitanda chako cha kutengenezea) na joto la chuma cha solder hadi digrii 400.
• Safi mara nyingi ncha ya waya ya kutengeneza na sifongo cha maji.
• Kuyeyusha kutengenezea kwenye nyuso mbili unazotaka kuunganisha kwanza, kisha uziunganishe pamoja na ongeza solder zaidi.

Kwa maelezo zaidi juu ya jinsi ya kuuza kila kitu usisite kuangalia wavuti yetu.

Rekebisha sehemu kwenye sura:

1. Tumia screws mbili kurekebisha motors katika kila mwisho wa mkono.
2. Rekebisha msaada wa umeme kwenye sura na karanga na bolts.
3. Rekebisha Pi kwenye msaada na karanga na bolts.
4. Bandika pedi inayopandikiza (kunyonya mitetemo) juu ya msaada na kushikamana na Multiwii nayo kuhakikisha iko katikati kabisa ya fremu na mshale ukielekeza kati ya mikono miwili ya rangi moja.
5. Shikilia mpokeaji kwa msaada na velcro fulani.
6. Weka ESCs kwa kila mkono na kufunga-kufunga.
7. Tumia kamba kuambatisha betri kwenye kiwango cha chini cha fremu.
8. Piga viboreshaji na uziweke kwenye motors kwa msaada wa bolt maalum inayokuja na motor

Hatua ya 4: Uunganisho

Kwa mpokeaji:

• Unganisha pini za kukaba kwenye MultiWii hadi kituo cha 3 kwenye mpokeaji.
• Unganisha pini za Roll kwenye kituo cha 1 kwenye mpokeaji.
• Unganisha pini za Pitch kwenye kituo cha 2.
• Unganisha pini za Yaw kwenye kituo cha 4.
• Unganisha Msaidizi 1 kwenye kituo cha 5.

Kwa ESCs:

Pamoja na Multiwii kuelekea mbele na kwa waya mweusi wa kiunganishi cha amri cha ESC kwenye pini ya chini ya Multiwii;

• Unganisha ESC ya juu-kushoto kwa D3.
• Unganisha ESC ya juu kulia hadi D10.
• Unganisha ESC ya kulia chini kwa D9.
• Unganisha ESC ya kushoto-chini kwa D11.

Kwa Pi:

• Unganisha PiCamera.
• Unganisha FTDI kwa mini-USB / USB adapta na uiunganishe na Pi, pia unganisha pini za FTDI o pini za FTDI za MultiWii.
• Unganisha pini - na + ya MultiWii kwa 5V na pini za GPIO za ardhini za Pi.

Kwa motors

Kwa chaguo-msingi, motors huzunguka kwa mwelekeo wa busara wa saa (CCW). Kwa hivyo kwa motors za kushoto-juu na kulia-chini, unahitaji kubadilisha unganisho la waya na ESC (nyeusi na nyekundu na nyekundu na nyeusi) kwa hivyo utakuwa na mwelekeo wa busara wa saa (CW).

Hatua ya 5: Sanidi Yote

Ondoa viboreshaji vyako kwa hatua zifuatazo.

Kupanga programu za ESCs:

Mdhibiti wa kasi ya elektroniki hudhibiti motor na kwa hivyo chaguzi nyingi zinapatikana na ni juu yako kugeuza ESC yako kwa hivyo ina tabia kama unavyotaka.

Ondoa waya zote zilizounganishwa na mpokeaji.

Kwa kila ESC:

1. Unganisha ESC moja tu kwa umeme (kwa bodi ya usambazaji kwa upande wetu) na uhakikishe kuwa betri imekatika.
2. Weka pini ya ESC kwenye kituo cha mpenyo cha mpokeaji (kwa upande wetu kituo cha 3).
3. Nguvu juu ya transmitter yako.
4. Weka kaba kwa nafasi ya juu kwenye kipitishaji chako.
5. Imarisha bodi ya usambazaji kwa kuunganisha betri nayo. Unaweza pia kutumia sehemu za alligator na unganisha betri moja kwa moja kwa ESC.
6. Baada ya beeps kadhaa, unapaswa kusikia sauti ya muziki na 4 beeps. Baada ya muziki huu wa kwanza weka kaba kwenye nafasi ya chini kwenye transmitter yako.
7. Subiri uthibitisho kutoka kwa UBEC, uliyopewa na beep.
8. Funga mtumaji.
9. Ondoa umeme (kata betri ya Li-Po)

Ili kuijaribu:

1. Imarisha transmitter na nafasi ya chini ya kaba.
2. Unganisha betri.
3. Punguza polepole kaba kwa nguvu ya kiwango cha juu. Pikipiki inapaswa kuzunguka kwa kasi wakati unapoongeza kaba.

Kuanzisha bodi ya kudhibiti ndege:

Kwa hatua hii unaweza kuondoa kebo ya USB ya FTDI kwenye Pi na kuiweka kwenye kompyuta yako, ambayo itakuwa rahisi zaidi kupanga bodi.

1. Pakua programu ya Arduino kwenye kompyuta yako kupitia wavuti.
2. Pakua toleo jipya la firmware ya multiwii na uiondoe kwenye kompyuta yako.
3. Nenda kwenye folda ya MultiWii iliyotolewa hapo awali, kisha ufungue MultiWii.ino ni nani atakaye lauch Arduino.
4. Nenda kwenye faili ya config.h huko Arduino, ondoa // mbele ya #fafanua QUADX kusanidi aina ya usanidi wa multicopter yako na mbele ya #fafanua CRIUS_SE_v2_0 kuchagua aina ya bodi.
5. Kisha nenda kwenye Zana -> Bodi -> na uchague Arduino Pro au Pro Mini na uhakikishe katika Zana -> Prosesa -> kwamba ATMmega328P (5V, 16MHz) imechaguliwa.
6. Usanidi wa mwisho tunahitaji kufanya kabla ya kupakia kwenye bodi ni kwenda kwenye Zana -> Bandari -> chagua bandari ya MultiWii yako (COM3 kwetu).
7. Bonyeza kuthibitisha na kisha kwenye kupakia.
8. Nambari inapopakia kwenye Crius MultiWii SE v2.6 unapaswa kuona taa zinawaka kwenye bodi ya mtawala na bodi ya FTDI.

Suluhisha sensorer kwenye bodi ya kudhibiti ndege:

1. Nenda kwenye folda ya MultiWiiConf iliyopo kwenye folda ya MultiWii iliyopakuliwa hapo awali kutoka kwa wavuti yao.
2. Kisha nenda kwa -> application.windows32 folda -> bonyeza mara mbili kwenye programu ya MultiWiiConf. (Kumbuka kuwa hata kama ningekuwa na windowsbiti tu programu ya 32bits inaonekana inafanya kazi).
3. Unahitaji kuchagua bandari ambayo mtawala wako wa ndege ameunganishwa nayo (katika kesi hii COM3).
4. Bonyeza Soma.
5. Bonyeza Anza.
6. Weka bodi yako gorofa kwenye dawati na kisha bonyeza Calib_acc.
7. Bonyeza kwenye Calib_mag na kisha unahitaji kuzungusha bodi yako kwa njia zote wakati wa sekunde 30 haraka iwezekanavyo. Unapaswa kuona spikes kote kwenye grafu.

Ili kuijaribu:

Zungusha bodi yako kwenye uwanja, tembeza na mhimili wa miayo na uone ikiwa sensorer zinaonyesha kwenye programu hiyo ina maana

Kuweka mtumaji (rimoti):

Kwanza, unaweza kudhibitisha ni udhibiti gani wa fimbo ni kituo gani kwenye Menyu ya Kuonyesha:

1. Kabla ya kuanza kidhibiti, hakikisha swichi zote ziko juu na kwamba fimbo ya kukaba (fimbo ya kushoto) iko chini.
2. Anza kidhibiti.
3. Shikilia kitufe cha Ok.
4. Nenda kwenye Usanidi, halafu Onyesha.
5. Unaweza kusogeza vijiti vyako ili uone ni kituo kipi kinachukua.

Kabla ya kuendelea zaidi, chagua mfano na jina:

1. Nenda kwenye Mfumo-> Mfano chagua -> chagua mfano.
2. Nenda kwenye Mfumo -> Jina la mfano. Na ipe jina. Subiri kughairi ili kuhifadhi mabadiliko yako.
3. Nenda kwenye Mfumo-> Chagua chagua na uiweke kama Ndege au mtembezi hata ikiwa ni quadrirotor.
4. Weka trim katika Menyu ya Subtrim. Wakati vijiti viko katika hali yao ya upande wowote unahitaji vituo (tazama kwenye Menyu ya Kuonyesha) kuwa 0% kwa yaw, lami na roll.
5. Shikilia kughairi ili kuhifadhi mipangilio yako.

Ifuatayo, weka mipangilio ya Failsafe:

Hii inahakikisha kwamba wakati drone inakwenda mbali na mtawala na ishara iliyopotea, kwamba udhibiti wote huenda kwa msimamo wa upande wowote. Kwa hivyo kufanya hivyo, tunahitaji kuweka kituo cha 1, 2 na 4 hadi 0% na kuamsha kushindwa kwao kupitia Menyu ya Failsafe. Tunahitaji pia kuamsha kutofaulu kwenye kaba na kuiweka kwa 100%.

Unaweza pia kutumia swichi zingine kwenye kidhibiti chako kwa kuziwasha katika Mfumo-> Aux. swichi.

Unaweza kuwa na maelezo zaidi kuhusu sehemu hii kwenye wavuti yetu.

Hatua ya 6: Mtiririko wa moja kwa moja

Raspberry Pi ni kompyuta na unachoweza kufanya na kompyuta inayoruka ina kikomo tu kwa mawazo yako.

Kutiririsha moja kwa moja:

1. Washa PiCamera. Ili kufanya hivyo, anza Pi na unganisha panya na mfuatiliaji kwake. Bonyeza kwenye nembo ya wasagaji juu kushoto, nenda kwenye mapendeleo, halafu Usanidi wa Raspberry Pi na kisha kwenye kichupo cha mwingiliano fanya Kamera ya sur imeangaliwa kama imewezeshwa. Kisha bonyeza ok.
2. Pakua hati (chanzo cha nambari: mafunzo ya nadra) na uweke kwenye folda yako ya nyumbani.
3. Endesha hati kwa kuandika "python3 rpi_camera_surveillance_system.py" kwenye terminal.

Wakati hati inapoanza unaweza kupata seva yako ya wavuti ya mkondo wa video kwa: https://: 8000. Badilisha na anwani yako ya IP ya Raspberry Pi, kwa upande wangu https:// 192.141.1.112: 8000.

Ikiwa haujui Anwani yako ya IP IP, unaweza kuijua kwa kuandika ifconfig kwenye terminal ambayo inakupa anwani.

Unaweza kupata utiririshaji wa moja kwa moja kupitia kifaa chochote kilichounganishwa kwenye mtandao sawa na Raspberry Pi. Unahitaji tu kufungua kivinjari.

Unaweza pia kuzindua mpango huu kutoka kwa smartphone yako. Unahitaji tu kusanikisha programu ya Terminus (ikiwa una IPhone).

Kuzindua mkondo moja kwa moja wakati Pi inatumiwa (kwa hivyo wakati drone yako imewashwa) andika kwenye terminal:

sudo nano /home/pi/.bashrc

Kisha nenda kwenye laini ya mwisho na uongeze, echo Kukimbia kwenye buti

sudo python3 / home / pi / rpi_camera_surveillance_system.py

Sudo reboot

Hifadhi faili yako kwa kubonyeza Ctrl + X, kisha andika Y na bonyeza Enter.

Hongera, mtiririko wa moja kwa moja sasa umewekwa! Unaweza kuitumia kupeleleza majirani zako au kufanya mbio za FPV!

Hatua ya 7: Sanaa ya Kuweka PID

Uko tayari kwa ndege yako ya kwanza. Jambo la kwanza unapaswa kufanya ni kujaribu drone yako bila propeller yoyote kuona ikiwa kila kitu kinajibu vizuri.

Kisha, unaweza kuongeza viboreshaji vyako na uanze polepole sana kuongeza kaba ili uone ikiwa unaweza kuondoka.

Drone yako labda hupiga polepole, hutetemeka au filimbi za motors. Hii inamaanisha unahitaji kuanzisha mipangilio yako ya PID!

Sehemu hii inachukua muda ikiwa unataka drone thabiti ambayo hujibu vizuri kwa amri zako. Mpangilio wa PID ni wa busara kwa hivyo ni juu yako jinsi unataka drone yako iruke. Hapa kuna utaratibu:

1. Anza na chini mimi kwenye lami na roll (0.01) na ongeza P hadi uone oscillations ya masafa ya juu na kuipunguza kurudi kwa thamani ya mwisho.
2. Halafu, niongeze kwenye lami na usonge kwa kuongezeka kwa 0.01 mpaka tena uone mitetemo au unahisi drone yako ni ngumu na haijibu. Kawaida mpangilio wa mimi unaweza kukusaidia ikiwa unapata matone ya urefu na kuteleza. Inakabiliana na usumbufu kwenye mfumo wako (drone).
3. Punguza chini P yako ikiwa utaona oscillations yoyote ya masafa ya juu.
4. Punguza D yako ikiwa drone yako inaonekana imepunguzwa sana (chini kujibu).

Kwa mhimili wa yaw, kawaida unaweza kuiacha kwa default lakini ikiwa unahisi kuwa drone yako inapita kwenye mhimili wa yaw, basi unaweza kuongeza mimi.

Hatua ya 8: Nifuate Kipengele

Drone inayojitegemea ni ya kushangaza, inaweza kuruka na kusonga bila kuwa na wasiwasi juu yake.

Drone iliyofanywa katika mafunzo haya ina uwezo wa kufanya hivyo kwa kusindika data ambayo sensorer zake hukamata.

Ili kutekeleza huduma kama vile ufuatiliaji wa mtu unahitaji:

1. Tumia kamera ya drone kumsaidia kutambua mazingira yake.
2. Tumia algorithm ya maono bandia kuchambua mazingira.
3. Panga trajectory ya drone.
4. Amuru mwelekeo wa kufuata kwa drone.

Hasa haswa, Kamera ya Pi inaweza kutoa mkondo wa moja kwa moja wa picha kwa Raspberry Pi ambaye ni kompyuta iliyo na nguvu ya kutosha kuendesha algorithms za maono bandia.

Hizi algorithms zinaweza kugundua mtu kwenye picha na kuchambua msimamo wa mtu huyu. Haar kuteleza algorithm au mitandao ya kina ya neva inaweza kuwa algorithms muhimu kwa hiyo.

Kwa hivyo, kwa kujua msimamo wa mtu wa kufuata, unaweza kupanga jinsi motors zinavyosonga na ni mwelekeo gani wa kuchukua kulingana na nafasi ya kitu kilichofuatiliwa kwenye fremu. Kwa mfano, ikiwa mtu anayefuatiliwa yuko kulia kwa fremu iliyochukuliwa na Kamera ya Pi, amri ya algorithm kwa drone kugeukia kulia.

Mwishowe, mara tu mwelekeo ambao drone inapaswa kufuata imechaguliwa, Raspberry Pi inapaswa kutuma amri kwa Multiwii kumruhusu drone aende upande huo. Ili kufanya hivyo, MSP (Multiwii Serial Protocol) ni muhimu kuwasiliana kati ya kompyuta yako (Pi) na mdhibiti wako wa ndege.

Hapa unaweza kupata njia iliyoambatishwa jinsi ya kuweka nambari hiyo.

Njia thabiti zaidi ya kutumia tensorflow na mitandao ya kina ya neva kwa kugundua mtu imeonyeshwa kwenye wavuti yetu.

Unaweza pia kufikiria njia zingine nyingi za kuongeza drone yako ya uhuru, kama kumfanya apige picha ya kila wakati anapoona mti au mnyama. Kuepuka kitu kunawezekana pia kutekeleza wewe tu umeweka drone kusimamisha mbio zake ikiwa yuko karibu kuliko umbali maalum kutoka kwa kitu.

Pia, unaweza kujifunza kwenye wavuti jinsi ya kuunganisha LED kwenye Pi na kuiwasha wakati drone inagundua mtu wa kufuata!

Hatua ya 9: Furaha ya Kuruka

Anza drone yako na ufurahie kuruka kwako.

Ikiwa unataka kwenda mbali zaidi na kutekeleza ufuatiliaji wa mtu kwenye drone yako, unaweza kushauriana na wavuti yetu kwa mafunzo juu ya hilo.

Asante kwa tayari mafunzo haya!