Pašpiedziņas laivas būvēšana (ArduPilot Rover): 10 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51

Fusion 360 projekti »

Zini, kas ir forši? Bezpilota pašpiedziņas transportlīdzekļi. Patiesībā viņi ir tik forši, ka mēs (mani kolēģi un es) paši to sākām veidot jau 2018. gadā. Tāpēc arī šogad es nolēmu beidzot to pabeigt brīvajā laikā.

Šajā pamācībā es vēlos dalīties ar jums šajā projektā un palīdzēt jums izveidot savu pašpiedziņas transportlīdzekli. Es arī izveidoju nelielu YouTube videoklipu, kas saskrāpē projekta virsmu un sniedz ātru pārskatu par visām neveiksmēm. Šī pamācība ir korelācijas rokasgrāmata, kas izskaidro, kā šī lieta faktiski darbojas.

Kam paredzēts šis pamācība un kā to lasīt

Šim Instructable faktiski ir divi mērķi. Pirmkārt, es vēlos dalīties ar to, ko esmu uzbūvējis un iemācījies, un jūs, puiši, ieinteresēt par pašbraucošu transportlīdzekļu veidošanu. Sekundārais mērķis ir dokumentēt projektu un lielāko daļu tā detaļu, lai nākamā studentu grupa manā vecajā universitātē, kas uzņem projektu, zinātu, kas notiek.

Ja esat šeit tikai izklaides nolūkos, varat ignorēt tādas detaļas kā parametru sarakstus un precīzas elektroinstalācijas shēmas. Sākumā centīšos saglabāt soļus ļoti vispārīgus, lai tos varētu pielietot jebkurai ArduPilot RC laivai un detaļas likt beigās.

Projekts tika pabeigts divās daļās, un Instructable ir tāda pati struktūra. Es uz pirmo daļu atsaucos kā uz "muskuļiem", jo tā ietver visu jaudas elektroniku un laivu korpusu. Tad es eju pāri "smadzenēm", kas ir maza kastīte laivas augšpusē, kurā ir galvenais kontrolieris un visas uztvērēja raidītāja lietas.

Kenterprise pirmsākumi

Labi, šeit ir šī projekta pamatā esošais stāsts, ja vēl neesat to dzirdējis videoklipā. Šis projekts aizsākās 2018. gadā, kad vēl mācījos universitātē. Mēs bijām ceturtā semestra beigās, dodoties uz piekto. Mūsu universitātē jūs varat veikt komandas projektu apmēram 6 mēnešus. Jūs varat vai nu izvēlēties no sagatavoto projektu saraksta (laba iespēja iegūt labu atzīmi), vai arī sākt savu projektu (manuprāt, neviens to iepriekš nav darījis). Par šo projektu jūs saņemat arī 12 kredītpunktus, kas padara to tikpat vērtīgu kā bakalaura darbs. Šādā veidā neveiksme patiešām var mainīt jūsu kopējo atzīmi.

Es, protams, nolēmu sākt projektu no nulles un atradu četras nabadzīgas dvēseles, kas seko man šajā ceļojumā komandas projekta atkritumu tvertnē. Sākām ar minimālo nepieciešamo komandas lielumu - 5 cilvēki, bet 2 no mums vēlāk aizgāja. Mums arī iedeva 1500 €, BET mums nebija atļauts to tērēt nevienam no tiem jaukajiem ķīniešu interneta veikaliem, kuros vienmēr ir jaunākā un izcilākā elektronika. Tā vietā mums bija saistība ar vecajiem labajiem vācu elektronikas piegādātājiem. Spoileris: Šādā veidā nav iespējams iegūt pašbraucošas laivas detaļas.

Oriģinālā ideja

Kad mēs domājām par projekta ideju, mēs domājām darīt kaut ko ar dronu saistītu, jo droni ir visu laiku stilīgākā lieta. Tomēr parastie lidojošie bezpilota lidaparāti jau ir lieta, un mēs gribējām izveidot kaut ko jaunāku. Tāpēc mēs nolēmām uzbūvēt drona laivu. Mums radās šī ideja tuvējā ezera dēļ.

Ezera platība ir 12 km^2, un tas galvenokārt ir tikai 1,5 m dziļš. Tas nozīmē, ka vasaras mēnesī tas uzsilst, bet tajā ir arī mazāk ūdens. Jūs zināt, kāda dzīvības forma mīl siltus ūdeņus: cianobaktērijas, ko Vācijā dēvē arī par zilajām aļģēm. Pareizos apstākļos šīs lietas var ātri vairoties un aptvert lielas platības, vienlaikus radot toksīnus, kas var kaitēt cilvēkiem un dzīvniekiem. Laivas mērķis bija regulāri slaucīt ezera virsmu un izmērīt aļģu koncentrāciju. Pēc tam savāktos datus var izdrukāt siltuma kartē, lai saprastu, kādos apstākļos sāk veidoties algeja, kā arī izteikt brīdinājumus vietējiem iedzīvotājiem un tūristiem reālā laikā.

Vēl viens spoileris: mēs nekad nevarējām izveidot zilo aļģu mērīšanas komplektu un uzstādīt to laivā, jo šādi mezgli ir dārgi un parasti tiek novietoti 1mx1mx2m plauktā uz kuģa, kas ir nepraktisks izmērs 1 m garumā laiva. Jaunais mērķis ir automātiski un lēti izveidot ezera dziļuma kartes, lai vietējais biologs varētu redzēt, kā laika gaitā mainās ezera gultne. Pašlaik tā skenēšana ir ļoti dārga nepieciešamā roku darba dēļ.

Lejupvērsta spirāle

Atpakaļ pie stāsta. Pirmajos divos mēnešos, apkopojot pamatzināšanas un plānojot, mēs domājām, kas šādai laivai būtu vajadzīgs: korpuss, elektriskā piedziņa, pašbraucošas spējas, interneta vadāmība,…. Toreiz es nolēmu, ka mums gandrīz viss jāveido pašiem, koncentrējoties uz autonomu braukšanu. Šī bija slikta ideja, ideja, kas bija diezgan nolemta neveiksmei un uzminēt, ko tā darīja? Tieši pēc sešiem mēnešiem mēs bijām ielikuši savu laiku un sviedrus milzīgā RC laivā - Kenterprise (Infografika 4. attēlā). Pa ceļam mēs cīnījāmies ar ierobežotu naudu, bez pieejamās elektronikas un sliktu komandas vadību, par ko es uzņemos lielāko daļu atbildības.

Tātad tur tas bija - Kenterprise - autonoms mērīšanas līdzeklis, kas nebija ne autonoms, ne mērīja neko. Nav daudz panākumu, kā redzat. Pēdējās prezentācijas laikā mēs grila. Par laimi, mūsu profesors atzīst mūsu dzirdēto darbu un joprojām deva mums labu atzīmi, sliktāku nekā jebkura cita projektu grupa pēdējo gadu laikā, bet labi.

Jauninājums 2020

Es uzskatītu, ka šo studentu projektu varētu saukt par absolūtu atkritumu tvertnes ugunsgrēku, bet, kā saka vecais teiciens: "atkritumu izgāztuves rētas padara jūs stiprākus". Šī pieredze man patiešām palīdzēja pareizi plānot savus mērķus un koncentrēties visos turpmākajos projektos. Es arī joprojām mīlu ideju par bezpilota transportlīdzekli, kas var palīdzēt biologiem veikt ezeru apsekojumus, un vispārējo pievilcību - būvēt pašbraucošu laivu. Tāpēc tagad, vienu gadu vēlāk, es gribēju to pabeigt, izmantojot savas jauniegūtās zināšanas par FPV droniem, skaisto atvērtā koda projektu ArduPilot un lētu elektronikas vietņu jaudu.

Mērķis nebija pārvērst to par pilnvērtīgu mērīšanas laivu, bet gan visu sistēmu iedarbināšanu un autopilota uzstādīšanu. Tam nav jābūt perfektam. Es tikai gribēju redzēt šo laivu braucam kā koncepcijas pierādījumu.

Pēc tam es nodošu WORKING autonomo laivu tālāk universitātei turpmākiem projektiem, piemēram, jūras gultnes kartēšanai. Starp citu, es nebiju viena. Mans draugs Ammar, kurš arī bija projektu grupā 2018. gadā, palīdzēja man izmēģināt laivu.

Bez liekas piepūles, ļaujiet tai iekļūt

1. solis: muskuļi: korpuss

Korpuss ir lielākā laivas daļa. Ne tikai milzīgo izmēru dēļ (100 cm*80 cm), bet arī tāpēc, ka šīs pielāgotās struktūras izveide aizņēma daudz laika. Ja es to darītu vēlreiz, es noteikti izvēlētos plauktu daļas. RC laiva no plaukta mums diemžēl nebija kartēs, jo šīm laivām ir ļoti ierobežota kravnesība. Kaut kas līdzīgs bodyboard vai vējdēlis vai tikai pāris PVC caurules no datortehnikas veikala būtu bijis daudz vienkāršāks risinājums, ko varu tikai ieteikt.

Jebkurā gadījumā mūsu korpuss sākās ar 3D modeli programmā Fusion 360. Es izveidoju ļoti detalizētu modeli un izgāju vairākas atkārtošanās, pirms mēs faktiski sākām to veidot. Es pārliecinājos, ka katram modeļa komponentam tiek piešķirts atbilstošais svars un pat modelēju interjeru. Tas man ļāva uzzināt aptuveno laivas svaru pirms tās uzbūvēšanas. Es arī veicu dažas peldspējas kalibrācijas, ievietojot "ūdens līniju", nogriežot ar to transportlīdzekli un aprēķinot zem ūdens esošo tilpumu. Laiva ir katamarāns, jo šāda veida transportlīdzekļi sola augstāku stabilitāti, tad laiva ar vienu korpusu.

Pēc daudzām modelēšanas stundām mēs sākām laivu iedzīvināt, izgriežot divu korpusu pamatformu no polistirola plāksnēm. Pēc tam tie tika sagriezti pēc formas, tika aizpildīti caurumi, un mēs daudz slīpējām. Tilts, kas savieno abus korpusus, ir tikai liela koka kaste.

Mēs visu pārklājām ar 3 stikla šķiedras slāņiem. Šis solis aizņēma apmēram 3 nedēļas un ietvēra vairākas dienas manuālu slīpēšanu, lai iegūtu pienācīgi gludu virsmu (0/10 nebūtu ieteicams). Pēc tam mēs to nokrāsojām jaukā dzeltenā krāsā un pievienojām nosaukumu "Kenterprise". Nosaukums ir vācu vārda "kentern" kombinācija, kas tulkojumā nozīmē nogrimšanu, un kosmosa kuģis "Star Trek" "USS Enterprise". Mēs visi domājām, ka šis vārds ir absolūti piemērots mūsu radītajai zvērībai.

2. solis: muskuļi: vilces sistēma

Laivai bez motoriem vai burām ir dreifējoša koka gabala braukšanas īpašības. Tāpēc tukšajam korpusam bija jāpievieno vilces sistēma.

Es gribētu jums sniegt vēl vienu spoileri: mūsu izvēlētie motori ir pārāk jaudīgi. Es aprakstīšu pašreizējo risinājumu un tā trūkumus, kā arī ierosināšu alternatīvu vilces sistēmu.

Pašreizējais risinājums

Mēs īsti nezinājām, cik liela laiva ir vajadzīga, tāpēc mēs ieguvām divus no šiem sacīkšu laivu motoriem. Katrs no tiem ir paredzēts 1 m garas RC sacīkšu laivas darbināšanai, un atbilstošais elektroniskais ātruma regulators (ESC) var nepārtraukti piegādāt 90A (šis patēriņš stundas laikā iztukšotu lielu automašīnas akumulatoru).

Viņiem nepieciešama arī ūdens dzesēšana. Parasti jūs vienkārši savienojat ESC un motoru ar dažām caurulēm, ievietojat ieplūdi laivas priekšpusē un novietojiet izplūdes atveri dzenskrūves priekšā. Tādā veidā dzenskrūve izvelk ezera ūdeni caur dzesēšanas sistēmu. Tomēr attiecīgais ezers ne vienmēr ir tīrs, un šis risinājums var aizsprostot dzesēšanas sistēmu un izraisīt motora kļūmi, atrodoties ezerā. Tāpēc mēs nolēmām izvēlēties iekšēju dzesēšanas cilpu, kas sūknē ūdeni caur siltummaini virs korpusa (3. attēls).

Pagaidām laivai ir divas ūdens pudeles kā rezervuāri un nav siltummaiņa. Rezervuāri vienkārši palielina termisko masu, tāpēc motoru uzsilšana prasa daudz ilgāku laiku.

Motora vārpsta ir savienota ar balstu caur diviem universālajiem savienojumiem - asi un tā saukto pakaļgala cauruli, kas ir paredzēta, lai novērstu ūdens nokļūšanu. Otrajā attēlā varat redzēt šīs montāžas sānu skatu. Motors ir uzstādīts leņķī ar 3D drukātu stiprinājumu, un tiek atbalstīti arī rekvizīti (jo es salauzu vecos). Es biju diezgan pārsteigts, uzzinot, ka šie balsti var izturēt motoru spēkus. Lai atbalstītu to izturību, es izveidoju asmeņus 2 mm biezus un izdrukāju tos ar 100% pildījumu. Rekvizītu projektēšana un drukāšana patiesībā ir diezgan lieliska iespēja izmēģināt dažāda veida rekvizītus un atrast visefektīvāko. Es pievienoju savu rekvizītu 3D modeļus.

Iespējama alternatīva

Pārbaude parādīja, ka laivai ir nepieciešami tikai 10-20% no droseļvārsta diapazona, lai lēnām pārvietotos (ar ātrumu 1 m/s). Pārejot tieši uz 100% droseli, rodas milzīgs strāvas pīķis, kas pilnībā izslēdz visu laivu. Arī prasība pēc dzesēšanas sistēmas ir diezgan kaitinoša.

Labāks risinājums varētu būt tā sauktie dzinēji. Dzinējs ir tieši savienots ar dzenskrūvi. Pēc tam viss mezgls ir iegremdēts un tāpēc atdzisis. Šeit ir saite uz nelielu dzinēju ar atbilstošo ESC. Tas var nodrošināt maksimālo strāvu 30 A, kas šķiet piemērotāks izmērs. Tas, iespējams, radīs mazākus strāvas tapas, un droseļvārsts nav tik daudz jāierobežo.

3. solis: muskuļi: stūrēšana

Dzinējspēks ir foršs, bet arī laivai jāgriežas. Ir vairāki veidi, kā to sasniegt. Divi visizplatītākie risinājumi ir stūres un diferenciālā vilce.

Rudders šķita acīmredzams risinājums, tāpēc mēs devāmies uz to. Es modelēju stūres mezglu Fusion un 3D izdrukāju stūres, eņģes un servo stiprinājumu. Servos mēs izvēlamies divus lielus 25 kg servos, lai pārliecinātos, ka salīdzinoši lielie stūres spēj izturēt ūdens pretestību. Tad servo tika novietots korpusa iekšpusē un savienots ar stūri no ārpuses caur caurumu, izmantojot plānas stieples. Pievienoju video no stūres darbībā. Ir diezgan patīkami vērot šīs mehāniskās montāžas kustību.

Lai gan stūres izskatījās lieliski, pirmajos testa braucienos atklājās, ka pagrieziena rādiuss ar tiem ir aptuveni 10 m, kas ir vienkārši briesmīgi. Turklāt stūres mēdz atvienoties no servo, tāpēc laiva nespēj stūrēt. Pēdējais vājais punkts ir šo vadu caurums. Šis caurums bija tik tuvu ūdenim, ka, braucot atpakaļgaitā, tas tika iegremdēts, tādējādi pārpludinot korpusa iekšpusi.

Tā vietā, lai mēģinātu novērst šīs problēmas, es kopā noņēmu stūres, aizvēru caurumus un meklēju diferenciālo vilces risinājumu. Ar diferenciālo vilces spēku abi motori griežas pretējā virzienā, lai transportlīdzeklis pagrieztos. Tā kā laiva ir gandrīz tikpat plata, cik īsa un motori atrodas tālu no centra, tas ļauj pagriezties uz vietas. Tas prasa tikai nelielu konfigurācijas darbu (ESC un galvenā kontrollera programmēšana). Paturiet prātā, ka laiva, kas izmanto diferenciālo vilci, virzīsies riņķī, ja viens no motoriem neizdosies. Es, iespējams, to būtu pieredzējis vienu vai divas reizes, ņemot vērā pašreizējo problēmu, kas aprakstīta iepriekšējā solī.

4. solis: muskuļi: akumulators

Man šķiet, ka RC komponentus, piemēram, tos, kas tiek izmantoti šajā laivā, var darbināt ar gandrīz jebko, sākot no pulksteņa akumulatora līdz atomelektrostacijai. Acīmredzot tas ir nedaudz pārspīlēts, taču tiem ir diezgan plašs sprieguma diapazons. Šis diapazons nav ierakstīts datu apvalkos, vismaz ne voltos. Tas ir paslēpts S vērtējumā. Šis vērtējums apraksta, cik sērijas akumulatora elementu tas var apstrādāt. Vairumā gadījumu tas attiecas uz litija polimēru (LiPo) šūnām. Tiem ir 4,2 V spriegums, kad tie ir pilnībā uzlādēti, un spriegums ir aptuveni 3 V, kad tie ir tukši.

Laivu motori apgalvo, ka spēj apstrādāt 2s līdz 6s, kas nozīmē 6V sprieguma diapazonu līdz 25,2V. Lai gan es ne vienmēr uzticētos augšējai robežai, jo ir zināms, ka daži ražotāji uz paneļiem ievieto komponentus, kas var izturēt tikai zemāku spriegumu.

Tas nozīmē, ka ir ļoti daudz dažādu izmantojamu bateriju, ja vien tās spēj nodrošināt nepieciešamo strāvu. Un patiesībā es izgāju cauri pāris dažādām baterijām, pirms uztaisīju pareizu. Šeit ir īss pārskats par trim akumulatora atkārtojumiem, kurus laiva izgāja (līdz šim).

1. LiPo akumulators

Plānojot laivu, mums nebija ne jausmas, cik daudz enerģijas tas patērēs. Pirmajam akumulatoram mēs izvēlamies veidot komplektu no labi zināmajām 18650 litija jonu šūnām. Mēs lodējām tos 4S 10P iepakojumā, izmantojot niķeļa sloksnes. Šim iepakojumam ir sprieguma diapazons no 12V līdz 16.8V. Katrai šūnai ir 2200mAh, un tās maksimālais izlādes ātrums ir 2C (diezgan vājš), tātad 2*2200mA. Tā kā paralēli ir 10 šūnas, tā var nodrošināt maksimālo strāvu tikai 44A, un tā jauda ir 22Ah. Mēs arī aprīkojām komplektu ar akumulatora vadības paneli (vairāk par BMS vēlāk), kas rūpējas par uzlādes līdzsvarošanu un ierobežo strāvu līdz 20A.

Pārbaudot laivu, izrādījās, ka 20A maksimālā strāva ir mazāka, nekā patērē motori, un BMS nepārtraukti samazināja jaudu, ja mēs nebūtu uzmanīgi ar droseles stieni. Tāpēc es nolēmu savienot BMS un savienot akumulatoru tieši ar motoriem, lai iegūtu pilnu 44Amp. Slikta ideja!!! Lai gan baterijām izdevās piegādāt nedaudz vairāk enerģijas, niķeļa sloksnes, savienojot šūnas, to nevarēja apstrādāt. Viens no savienojumiem izkusis un izraisījis laivas koka iekšpusi dūmu veidošanā.

Jā, tāpēc šis akumulators nebija īsti piemērots.

2. Automašīnas akumulators

Lai pierādītu savu koncepciju 2020, es nolēmu izmantot lielāku akumulatoru. Tomēr es negribēju tērēt papildu naudu, tāpēc es izmantoju veco automašīnas akumulatoru. Automašīnas akumulatori nav paredzēti pilnīgai izlādei un uzlādēšanai, tie vienmēr jāuzglabā pilnā uzlādē un jāizmanto tikai īslaicīgai strāvas pārrāvumam, lai iedarbinātu motoru. Tāpēc tās sauc par startera baterijām. To izmantošana kā akumulators RC transportlīdzeklim ievērojami samazina to kalpošanas laiku. Ir arī cita veida svina akumulators, kuram bieži ir vienāds formas faktors un kas ir īpaši paredzēts izlādēšanai un vairākkārtējai uzlādēšanai, ko sauc par dziļā cikla akumulatoru.

Es labi apzinājos sava akumulatora trūkumus, taču gribēju ātri pārbaudīt laivu, un akumulators tik un tā bija vecs. Nu, tas izdzīvoja 3 ciklus. Tagad, nospiežot droseļvārstu, spriegums samazinās no 12V līdz 5V.

3. LiFePo4 akumulators

Viņi saka: "Trešā reize ir šarms". Tā kā es joprojām negribēju tērēt savu naudu, es lūdzu universitātes palīdzību. Protams, viņiem visu laiku bija mana sapņu baterija. Mūsu Uni piedalās "Formula Student Electic" sacensībās, un tāpēc tam ir elektriskā sacīkšu automašīna. Sacīkšu komanda iepriekš pārgāja no LiFePo4 šūnām uz 18650 LiPo šūnām, jo tās ir vieglākas. Tātad viņiem ir vairākkārt izmantotu LiFePo4 šūnu atlicējs, kas viņiem vairs nav vajadzīgs.

Šīs šūnas atšķiras no LiPo vai LiIon šūnām to sprieguma diapazonā. To nominālais spriegums ir 3,2 V, un tas svārstās no 2,5 V līdz 3,65 V. Es saliku 3 no šīm 60Ah šūnām 3S iepakojumā. Šis iepakojums var nodrošināt maksimālās 3C straumes. 180A, un tā maksimālais spriegums ir tikai 11 V. Es nolēmu izvēlēties zemāku sistēmas spriegumu, lai samazinātu motora strāvu. Šis iepakojums beidzot ļāva man vadīt laivu vairāk nekā 5 minūtes un pārbaudīt pašpārvaldes iespējas.

Vārds par akumulatora uzlādi un drošību

Baterijas koncentrē enerģiju. Enerģija var pārvērsties siltumā, un, ja šis siltums iegūst akumulatora uguns formu, jums ir problēma. Tāpēc pret baterijām jāizturas ar cieņu, kas tām pienākas, un jāaprīko tās ar pareizo elektroniku.

Akumulatora elementiem ir 3 veidi, kā nomirt.

1. To izlāde zem minimālā sprieguma (aukstā nāve)
2. uzlādējot tos virs maksimālā nominālā sprieguma (var izraisīt pietūkumu, ugunsgrēku un sprādzienus)
3. pārāk daudz strāvas zīmēšanas vai to saīsināšana (tāpēc man patiešām ir jāpaskaidro, kāpēc tas varētu būt slikti)

Akumulatora vadības sistēma novērš visas šīs lietas, tāpēc jums tās jāizmanto.

5. solis: muskuļi: elektroinstalācija

Elektroinstalācija muskuļu daļai ir parādīta pirmajā attēlā. Apakšā ir akumulators, kas būtu jāapkausē ar atbilstošu drošinātāju (šobrīd tā nav). Es pievienoju divus ārējos kontaktus, lai pievienotu lādētāju. Būtu laba ideja tos aizstāt ar atbilstošu XT60 savienotāju.

Tad mums ir liels akumulatora slēdzis, kas savieno pārējo sistēmu ar akumulatoru. Šim slēdzim ir faktiskā atslēga, un ļaujiet man jums pateikt, ka ir tik patīkami to pagriezt un redzēt, kā laiva atdzīvojas.

Smadzenes ir savienotas ar zemē esošām baterijām, bet ESC un servos ir atdalītas ar šunta rezistoru. Tas ļauj izmērīt strāvu caur mazo oranžo savienojumu, jo tas rada nelielu sprieguma kritumu pār šunta rezistoru. Pārējā elektroinstalācija ir tikai no sarkanas līdz sarkanai un no melnas līdz melnai. Tā kā servos vairs īsti netiek izmantoti, tos var vienkārši ignorēt. Dzesēšanas sūkņi ir vienīgā laivas sastāvdaļa, kurai nepieciešami tieši 12 V, un šķiet, ka tie nedarbojas labi, ja spriegums ir lielāks vai zemāks. Tāpēc viņiem ir nepieciešams regulators, ja akumulatora spriegums ir virs 12 V, vai pastiprinātājs, ja tas ir zemāks par to.

Izmantojot stūres vadību, abi ESC signāla vadi nonāk vienā un tajā pašā smadzeņu kanālā. Tomēr laiva tagad izmanto diferenciālo vilces spēku aka. bīdāmā stūrēšana, tāpēc katrai ESC ir jābūt savam atsevišķam kanālam, un servi nemaz nav vajadzīgi.

6. darbība: smadzenes: sastāvdaļas

Smadzenes ir liela kaste ar interesantu elektroniku. Daudzus no tiem var atrast FPV sacīkšu dronos, un daži no tiem faktiski tika izņemti no mana drona. Pirmajā attēlā redzami visi elektroniskie moduļi. Tie ir kārtīgi sakrauti viens virs otra, izmantojot misiņa PCB atdalījumus. Tas ir iespējams, jo FPV komponentiem ir īpaši formas faktori, kas tiek dēvēti par kaudzes vietu. No apakšas uz augšu mūsu kaudze satur:

Strāvas sadales padome (PBP)

Šī lieta dara to, ko norāda nosaukums, un sadala spēku. Ienāk divi akumulatora vadi, un tas piedāvā vairākus lodēšanas spilventiņus, lai savienotu dažādus moduļus ar akumulatoru. Šis PBP piedāvā arī 12V un 5V regulatoru.

Lidojuma kontrolieris (FC)

Lidojuma kontrolieris vada ArduPilot Rover programmaparatūru. Tas dara dažādas lietas. Tas kontrolē motora kontrolierus, izmantojot vairākas PWM izejas, uzrauga akumulatora spriegumu un strāvu, savieno ar dažādiem sensoriem un ieejas un izejas ierīcēm, kā arī aprīkots ar žiroskopu. Varētu teikt, ka šis mazais modulis ir patiesās smadzenes.

RC uztvērējs

Uztvērējs ir savienots ar tālvadības pulti. Manā gadījumā tā ir FlySky tālvadības pults RC lidmašīnām, kurai ir desmit kanāli un pat izveidota divvirzienu komunikācija, lai tālvadības pults varētu arī uztvert signālus no uztvērēja. Tā izejas signāli caur vienu vadu nonāk tieši FC, izmantojot tā saukto I-bus protokolu.

Video raidītājs (VTX)

Smadzeņu kastē ir neliela analogā kamera. Kameras video signāls tiek nodots FC, kas pievieno video straumei ekrāna displeju (OSD), kas satur tādu informāciju kā akumulatora spriegums. Pēc tam tas tiek nodots VTX, kas to pārraida uz īpašu 5,8 GHz uztvērēju otrā galā. Šī daļa nav absolūti nepieciešama, taču ir forši redzēt to, ko redz laiva.

Kastes augšpusē ir antenu ķekars. Viens ir no VTX, divi - no RC uztvērēja. Pārējās divas antenas ir šādas sastāvdaļas.

Telemetrijas modulis

433 MHz antena pieder telemetrijas modulim. Šis mazais raidītājs ir ievades/izvades ierīce, kas savieno lidojuma kontrolieri ar zemes staciju (klēpjdators ar 433MHz USB dongle). Šis savienojums ļauj operatoram attālināti mainīt parametrus un iegūt datus no iekšējiem un ārējiem sensoriem. Šo saiti var izmantot arī, lai attālināti vadītu laivu.

GPS un kompass

Lielā apaļā lieta laivas augšpusē faktiski nav antena. Nu tā ir, bet tas ir arī viss GPS modulis un kompasa modulis. Tas ļauj laivai uzzināt tās atrašanās vietu, ātrumu un orientāciju.

Pateicoties dronu tirgus izaugsmei, katram modulim ir pieejamas dažādas sastāvdaļas. Visticamāk, ka jūs varētu vēlēties pārslēgties, ir FC. Ja vēlaties pieslēgt vairāk sensoru un nepieciešams vairāk ievades, ir pieejamas dažādas jaudīgākas aparatūras iespējas. Šeit ir saraksts ar visiem FC, kurus atbalsta ArduPilot, tur ir pat aveņu pi.

Un šeit ir neliels saraksts ar precīziem komponentiem, kurus izmantoju:

• FC: Omnibus F4 V3S Aliexpress
• RC uztvērējs: Flysky FS-X8B Aliexpress
• Telemetrijas raidītāju komplekts: 433MHz 500mW Aliexpress
• VTX: VT5803 Aliexpress
• GPS un kompass: M8N Aliexpress
• Korpuss: 200x200x100 mm IP67 Aliexpress
• Tālvadības pults: FLYSKY FS-i6X Aliexpress
• Video uztvērējs: Skydroid 5, 8 Ghz Aliexpress

7. solis: smadzenes: elektroinstalācija

Smadzenes saņem darba spriegumu tieši no akumulatora. Tas arī saņem analogo spriegumu no strāvas šunta un izvada abu motoru vadības signālus. Tie ir ārējie savienojumi, kas ir pieejami no smadzeņu kastes ārpuses.

Iekšpuse izskatās daudz sarecītāka. Tāpēc es izveidoju nelielu elektroinstalācijas shēmu pirmajā attēlā. Tas parāda savienojumus starp visām dažādajām sastāvdaļām, kuras es aprakstīju iepriekšējā solī. Es arī izveidoju pāris pagarinātājus PWM izejas kanāliem un USB portam un novirzīju tos uz korpusa aizmuguri (skat. 3. attēlu).

Lai uzstādītu kaudzīti pie kastes, es izmantoju 3D drukātu pamatplāksni. Tā kā sastāvdaļas (īpaši VTX) rada siltumu, es pievienoju arī 40 mm ventilatoru ar vēl vienu 3D drukātu adapteri. Es malām pievienoju 4 melnus plastmasas gabalus, lai pieskrūvētu kārbu laivai, neatverot vāku. Visu 3D drukāto daļu STL faili ir pievienoti. Es izmantoju epoksīdu un kādu karstu līmi, lai visu pielīmētu.

8. darbība: smadzenes: ArduPilot iestatīšana

Ardupilot Wiki ļoti detalizēti apraksta, kā iestatīt roveru. Šeit ir Rover dokumentācija. Šeit es tikai saskrāpēšu virsmu. Būtībā ir šādas darbības, lai ArduPilot Rover sāktu darboties pēc tam, kad viss ir pareizi savienots:

1. Flash ArduPilot programmaparatūra FC (padoms: šim nolūkam varat izmantot parasto FPV dronu programmatūru Betaflight)
2. Instalējiet Ground Station programmatūru, piemēram, Mission Planner, un pievienojiet tāfeli (skatiet misijas plānotāja lietotāja saskarni 1. attēlā)

3. Veiciet pamata aparatūras iestatīšanu

   • kalibrējiet žiroskopu un kompasu
   • kalibrēt tālvadības pulti
   • iestatīt izvades kanālus

4. Veiciet sarežģītāku iestatīšanu, izmantojot parametru sarakstu (2. attēls)

   • sprieguma un strāvas sensors
   • kanālu kartēšana
   • Gaismas diodes
5. Veiciet testa braucienu un noregulējiet droseļvārsta un stūrēšanas parametrus (3. attēls)

Un bum, jums ir pašbraucošs roveris. Protams, visas šīs darbības un iestatījumi prasa zināmu laiku, un tādas lietas kā kompasa kalibrēšana var būt diezgan garlaicīgas, taču, izmantojot dokumentus, ArduPilot forumus un YouTube apmācības, jūs galu galā varat tur nokļūt.

ArduPilot piedāvā jums modernu rotaļu laukumu ar simtiem parametru, kurus varat izmantot, lai izveidotu gandrīz jebkuru pašbraucošu transportlīdzekli, kādu varat iedomāties. Un, ja jums kaut kas pietrūkst, varat sadarboties ar sabiedrību, lai to izveidotu, jo šis lieliskais projekts ir atvērtā koda. Es varu tikai mudināt jūs to izmēģināt, jo tas, iespējams, ir vienkāršākais veids, kā iekļūt autonomo transportlīdzekļu pasaulē. Bet šeit ir neliels padoms: pirms milzu RC laivas būvēšanas izmēģiniet to ar vienkāršu transportlīdzekli.

Šeit ir neliels saraksts ar papildu iestatījumiem, kurus es veicu savai konkrētajai aparatūras iestatīšanai:

• Mainīta kanālu kartēšana RC MAP

  • 2. solis> 3
  • Droseļvārsts 3-> 2
• Aktivizētas I2C RGB gaismas diodes
• Rāmja tips = laiva

• Iestatiet skid Steering

  • 1. kanāls = droseļvārsts pa kreisi
  • 2. kanāls = ThrottleRight
• 8. kanāls = lidojuma režīms
• 5. kanāls = ieslēgšana/izslēgšana

• Iestatiet strāvas un akumulatora monitoru

  • BATT_MONITORS = 4
  • Pēc tam pārstartējiet. 12. BATT_VOLT_PIN
  • BATT_CURR_PIN 11
  • BATT_VOLT_MULT 11.0

9. darbība: smadzenes: pielāgots LED kontrolieris

Pirmā balva konkursā Make it Move 2020