Seko man - Raspberry Pi viedo dronu ceļvedis: 9 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:52

Vai jūs vienmēr esat domājuši, kā izgatavot dronu no A-Z?

Šī apmācība parāda, kā soli pa solim veikt 450 mm kvadkopteri, sākot no detaļu iegādes un beidzot ar gaisa robota pārbaudi viņa pirmajā lidojumā.

Turklāt ar Raspberry Pi un PiCamera varat straumēt tiešraides video savā ierīcē un vadīt savu dronu pirmās personas skatā! Raspberry Pi piedāvā arī iespēju vēl vairāk uzlabot savu bezpilota lidaparātu un pievienot tādas funkcijas kā personu izsekošana, šķēršļu novēršana un laika stacija. Šī apmācība parādīs, kā likt dronam sekot jums.

Raspberry Pi priekšrocība galvenokārt ir tā, ka tā var apstrādāt dažus mākslīgās redzes algoritmus funkcijām, kurām nepieciešams, lai drons būtu “gudrs”.

Šajā pamācībā jūs uzzināsit:

• Kādi instrumenti/detaļas jums jāiegādājas
• Kā salabot visas rāmja detaļas
• Kā izveidot savienojumus vilces sistēmai
• Kā konfigurēt mikrokontrolleri
• Kā savienot uztvērēju ar raidītāju
• Kā straumēt drona uzņemto videoklipu savā tālrunī
• Kā noregulēt savu PID, lai labāk kontrolētu
• Kā ieviest personu izsekošanu

Arī bezpilota lidaparātam ir sarkana gaismas diode, kas iedegas, kad drons kādu meklē, un zaļa gaismas diode, kad kāds tiek atklāts un drons seko viņam. Tiek ieviesta arī poga, lai izslēgtu Pi, pirms akumulatora atvienošana no Raspberry Pi SD kartes netiek bojāta.

Šīs apmācības mērķis ir noteikt pamatus, kā izveidot pielāgojamu viedo dronu, tādēļ, ja esat pilnīgi iesācējs, esat nonācis īstajā vietā!

1. darbība. Pārskats

Lai izveidotu kvadrokopteri, mums ir nepieciešami 4 motori un 4 ESC (elektroniskais ātruma regulators), katrs savienots ar motoru. Strāvas sadales panelis tiek izmantots, lai sadalītu enerģiju no akumulatora uz 4 ESC.

ESC saņem komandu no lidojuma kontroliera (šeit MultiWii plates) un pārsūta to motoram.

Šim lidojuma kontrolierim ir žiroskops, akselerometrs un barometrs. Tam var pievienot arī Bluetooth moduli un GPS.

Lai izveidotu savienojumu starp Raspberry Pi un lidojuma kontrolieri, mēs izmantojam FTDI adapteri. Tādējādi mēs varam nosūtīt komandas kontrolierim no mūsu Pi. Turklāt, lai veiktu PID kalibrēšanu un augšupielādētu Mulltiwii programmaparatūru lidojuma kontrollerī, FTDI būs ļoti noderīgs.

Visbeidzot, mēs attālināti vadām dronu ar tālvadības pulti, kas nosūta komandas uztvērējiem un nosūta tos lidojuma kontrolierim.

Raspberry Pi nodrošina arī straumi, kuru var skatīt jebkurā pārlūkprogrammā, piemēram, no tādas ierīces kā tālrunis. Tādā veidā mēs varam apskatīt to, ko redz Pi kamera, kad tā atrodas gaisā.

2. solis: detaļu savākšana

Lai veiksmīgi pabeigtu šo apmācību, ir nepieciešamas šādas daļas:

1) Rāmis: 4 asu 450 F rāmis

2) raidītājs un uztvērējs: Flysky FS-i6X

3) Raspberry Pi: Raspberry Pi 3 B modeļa mātesplate

4) Kamera: PiCamera

5) Mikrokontrolleris: Crius MultiWii SEV2.6

6) FTDI: FTDI USB uz TTL /FT232 pārveidotājs

7) Mazi vadi: Elegoo 120 gab. Daudzkrāsains Dupont vads

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

9) ESC (x4): bezsuku ESC 30A bezsuku ESC programmaparatūra ar 5V 3A UBEC

10) Akumulators: HRB 11.1V 5000mAh 3S 50C-100C LiPo akumulators

11) Savienotāji: zelta plākšņu savienotāji 3,5 mm (x4) un Artrinck XT-60 60A/100A vīrietis

12) Propelleri (x3): FidgetGear 10x4.5 dzenskrūve (zila)

13) Lidojuma kontroliera stiprinājuma paliktnis: lidojuma kontroliera stiprinājuma paliktnis

14) Daži karsējami apvalki: saraušanās caurule - SODIAL

15) Vadi: 16GA vads

16) Lodāmurs: Holife lodāmura komplekts, 60W 110V regulējams temperatūras kontrolēts metināšanas rīks

Neobligāti

• Signāls: Venom zemsprieguma monitors 2S līdz 8S LiPO baterijām
• Atbalsts/statīvs Pi un lidojuma kontrolierim: kastes uzglabāšanas futrālis Raspberry Pi
• Uzlabojiet lodēšanas pieredzi ar: Elenco palīdzības rokām un 60–40 alvas svina kolofonija lodmetālu

Visu šo detaļu kopējām izmaksām jābūt 450,71 CAN $.

3. solis: detaļu lodēšana un nostiprināšana uz rāmja

Divām daļām nepieciešama lodēšana:

1. ESC (tiem nav savienotāju ekstremitātēs)
2. Strāvas sadales panelis (mūsu gadījumā integrēts rāmī)

Izmantojiet tx savienotājus uz vadiem, kurus pievienojāt sadales panelim, vīriešu kārtas tx savienotājus ESC sadales paneļa sānu vados un zelta 3,5 mm savienotājus ESC motoru sānu vados. Neaizmirstiet siltumizolējošo apvalku pievienot izolācijai (mēs nevēlamies redzēt kailu vadu).

Padomi lodēšanai:

• Izmantojiet vidēja izmēra plakanā dzelzs uzgali (iekļauts lodēšanas komplektā) un uzkarsējiet lodāmuru līdz 400 grādiem.
• Bieži notīriet lodēšanas stieples galu ar ūdens sūkli.
• Uz divām virsmām, kuras vēlaties savienot, izkausējiet lodēšanu, pēc tam pielīmējiet tās un pievienojiet vairāk lodēšanas.

Lai iegūtu sīkāku informāciju par visu lodēšanu, nevilcinieties apskatīt mūsu vietni.

Piestipriniet detaļas uz rāmja:

1. Izmantojiet divas skrūves, lai piestiprinātu motorus katras rokas galos.
2. Piestipriniet elektronikas balstu pie rāmja ar uzgriežņiem un skrūvēm.
3. Piestipriniet Pi uz balsta ar uzgriežņiem un skrūvēm.
4. Uzlieciet kādu stiprinājuma spilventiņu (lai absorbētu vibrācijas) uz atbalsta augšdaļas un pielīmējiet Multiwii pie tā, pārliecinoties, ka tas atrodas tieši rāmja vidū un ar bultiņu, kas vērsta starp divām vienas krāsas rokām.
5. Piestipriniet uztvērēju pie atbalsta ar velcro.
6. Ielieciet ESC uz katras rokas ar kaklasaiti.
7. Izmantojiet siksnas, lai piestiprinātu akumulatoru rāmja apakšējā līmenī.
8. Urbiet dzenskrūves un uzlieciet tās uz motoriem, izmantojot speciālo skrūvi, kas nāk kopā ar motoru

4. solis: Savienojumi

Uztvērējam:

• Pievienojiet MultiWii droseļvārsta tapas uztvērēja 3. kanālam.
• Savienojiet rullīšu tapas ar uztvērēja 1. kanālu.
• Pievienojiet Pitch tapas 2. kanālam.
• Savienojiet pagrieziena tapas ar 4. kanālu.
• Pievienojiet 1. palīgierīci 5. kanālam.

ESK:

Ar Multiwii pavērstu uz priekšu un ar ESC komandu savienotāja melno vadu Multiwii apakšējā tapā;

• Savienojiet kreiso augšējo ESC ar D3.
• Savienojiet ESC labo augšējo ar D10.
• Savienojiet labajā apakšējā ESC ar D9.
• Savienojiet kreiso apakšējo ESC ar D11.

Pi:

• Pievienojiet PiCamera.
• Pievienojiet FTDI mini-USB/USB adapterim un pievienojiet to Pi, kā arī pievienojiet FTDI tapas vai MultiWii FTDI tapas.
• Pievienojiet MultiWii - un + tapu pie Pi 5V un iezemētajām GPIO tapām.

Par motoriem

Pēc noklusējuma motori griežas pretēji pulksteņrādītāja virzienam (CCW). Tātad augšējā kreisajā un apakšējā labajā pusē esošajiem motoriem ir jāpārvērš vadu savienojums ar ESC (melns ar sarkanu un sarkans ar melnu), tāpēc jums būs pulksteņrādītāja virziens (CW).

5. darbība: konfigurējiet visu

Noņemiet dzenskrūves, lai veiktu šādas darbības.

ESP programmēšana:

Elektroniskais ātruma regulators kontrolē motoru, tāpēc ir pieejamas daudzas iespējas, un jūsu ziņā ir pielāgot savu ESC, lai tas darbotos tā, kā vēlaties.

Noņemiet visus vadus, kas pievienoti uztvērējam.

Katrai ESC:

1. Pievienojiet strāvai tikai vienu ESC (mūsu gadījumā pie sadales paneļa) un pārliecinieties, vai akumulators ir atvienots.
2. Ievietojiet ESC tapas uztvērēja droseļvārsta kanālā (mūsu gadījumā 3. kanālā).
3. Ieslēdziet raidītāju.
4. Novietojiet droseļvārstu maksimālajā pozīcijā uz raidītāja.
5. Ieslēdziet sadales paneli, pievienojot tam akumulatoru. Varat arī izmantot dažus aligatora skavas un tieši pievienot akumulatoru ESC.
6. Pēc dažiem pīkstieniem jums vajadzētu dzirdēt mūzikas signālu ar 4 pīkstieniem. Pēc šīs pirmās mūzikas iestatiet droseļvārstu minimālajā pozīcijā uz jūsu raidītāja.
7. Gaidiet UBEC apstiprinājumu, ko sniedz pīkstiens.
8. Aizveriet raidītāju.
9. Izņemiet strāvu (atvienojiet Li-Po akumulatoru)

Lai to pārbaudītu:

1. Ieslēdziet raidītāju ar minimālo droseles stāvokli.
2. Pievienojiet akumulatoru.
3. Pakāpeniski palieliniet droseļvārstu līdz maksimālajai jaudai. Palielinot droseļvārstu, motoram vajadzētu griezties ātrāk.

Lidojuma vadības paneļa uzstādīšana:

Šim solim jūs varat noņemt Pi FTDI USB kabeli un ievietot to datorā, kas būs ērtāk programmēt dēli.

1. Lejupielādējiet Arduino programmatūru savā datorā, izmantojot vietni.
2. Lejupielādējiet multiwii programmaparatūras jaunāko versiju un izvelciet to savā datorā.
3. Dodieties uz iepriekš izvilkto MultiWii mapi, pēc tam atveriet vietni MultiWii.ino, kurš noskandinās Arduino.
4. Dodieties uz failu config.h programmā Arduino, noņemiet // #define QUADX priekšā, lai iestatītu multikoptera konfigurācijas veidu, un #define CRIUS_SE_v2_0 priekšā, lai izvēlētos tāfeles veidu.
5. Pēc tam dodieties uz Rīki -> Dēlis -> un atlasiet Arduino Pro vai Pro Mini un sadaļā Rīki -> Procesors -> pārliecinieties, vai ir atlasīta ATMmega328P (5V, 16MHz).
6. Pēdējā konfigurācija, kas mums jāveic pirms augšupielādes uz tāfeles, ir doties uz Rīki -> Ports -> atlasiet sava MultiWii portu (mums COM3).
7. Noklikšķiniet uz verificēt un pēc tam uz augšupielādes.
8. Tā kā kods tiek augšupielādēts Crius MultiWii SE v2.6, jums vajadzētu redzēt, ka gaismas mirgo gan uz vadības paneļa, gan uz FTDI plates.

Kalibrējiet sensorus lidojuma vadības panelī:

1. Dodieties uz mapi MultiWiiConf, kas atrodas mapē MultiWii, kas iepriekš lejupielādēta no viņu vietnes.
2. Pēc tam dodieties uz -> application.windows32 mapi -> veiciet dubultklikšķi uz lietojumprogrammas MultiWiiConf. (Ņemiet vērā, ka pat tad, ja man būtu Windows 64 biti, šķiet, ka darbojas tikai 32 bitu lietotne).
3. Jums jāizvēlas ports, kuram ir pievienots jūsu lidojuma kontrolieris (šajā gadījumā COM3).
4. Noklikšķiniet uz Lasīt.
5. Noklikšķiniet uz Sākt.
6. Novietojiet dēli uz galda un pēc tam noklikšķiniet uz Calib_acc.
7. Noklikšķiniet uz Calib_mag un pēc tam 30 sekunžu laikā pēc iespējas ātrāk jāpagriež tāfele visos virzienos. Visā diagrammā vajadzētu redzēt tapas.

Lai to pārbaudītu:

Pagrieziet savu dēli uz slīpuma, ripošanas un pagriešanās ass un pārbaudiet, vai sensoru rādījums programmatūrā ir jēga

Raidītāja (tālvadības pults) iestatīšana:

Pirmkārt, displeja izvēlnē varat pārbaudīt, kura nūja kontrolē kādu kanālu.

1. Pirms kontrollera palaišanas pārliecinieties, vai visi slēdži ir uz augšu un vai droseļvārsta svira (kreisā nūja) ir uz leju.
2. Sāciet kontrolieri.
3. Turiet pogu Labi.
4. Dodieties uz iestatīšanu, pēc tam uz Displejs.
5. Jūs varat pārvietot nūjas, lai redzētu, kurš kanāls reaģē.

Pirms turpināt, izvēlieties modeli un nosaukumu:

1. Dodieties uz Sistēma-> Modeļa izvēle -> izvēlieties modeli.
2. Dodieties uz Sistēma -> Modeļa nosaukums. Un piešķiriet tam nosaukumu. Turiet atcelšanu, lai saglabātu izmaiņas.
3. Dodieties uz System-> Type select un iestatiet to kā lidmašīnu vai planieri pat tad, ja tas ir kvadromotors.
4. Iestatiet apdari Subtrim izvēlnē. Kad nūjas atrodas neitrālā stāvoklī, kanāliem (skatiet displeja izvēlni) jābūt 0% slīpumam, slīpumam un ripojumam.
5. Turiet atcelšanu, lai saglabātu iestatījumus.

Pēc tam ļaujiet iestatīt kļūdainu iestatījumus:

Tas nodrošina, ka tad, kad drons iet tālu no kontroliera un zūd signāls, visas vadības ierīces nonāk neitrālā stāvoklī. Tāpēc, lai to izdarītu, mums ir jāiestata 1., 2. un 4. kanāls uz 0% un jāaktivizē tajos kļūdu drošība, izmantojot izvēlni Failsafe Menu. Mums ir arī jāieslēdz droselī kļūdu drošība un jāiestata uz 100%.

Varat arī izmantot pārējos kontrollera slēdžus, aktivizējot tos sadaļā Sistēma> Aux. slēdži.

Plašāku informāciju par šo sadaļu varat iegūt mūsu vietnē.

6. darbība. Tiešraides straume

Raspberry Pi ir dators, un tas, ko jūs varat darīt ar lidojošu datoru, ierobežo tikai jūsu iztēli.

Tiešraidei:

1. Iespējojiet PiCamera. Lai to izdarītu, palaidiet Pi un pievienojiet tam peli un monitoru. Noklikšķiniet uz rasbiešu logotipa augšējā kreisajā stūrī, dodieties uz preferencēm, pēc tam Raspberry Pi Configuration un pēc tam saskarnes cilnē make sur Camera tiek atzīmēts kā iespējots. Pēc tam noklikšķiniet uz Labi.
2. Lejupielādējiet skriptu (koda avots: izlases nerd apmācības) un ievietojiet to savā mājas mapē.
3. Palaidiet skriptu, terminālī ierakstot '' python3 rpi_camera_surveillance_system.py ''.

Kad skripts darbojas, varat piekļūt savam video straumes tīmekļa serverim: https://: 8000. Aizstāt ar savu Raspberry Pi IP adresi, manā gadījumā

Ja jūs nezināt savu Pi IP adresi, varat to uzzināt, terminālī ierakstot ifconfig, kas jums piešķir adresi.

Tiešraidei varat piekļūt, izmantojot jebkuru ierīci, kas savienota ar to pašu tīklu kā Raspberry Pi. Jums vienkārši jāatver pārlūkprogramma.

Šo programmu var palaist arī no viedtālruņa. Jums vienkārši jāinstalē lietotne Terminus (ja jums ir IPhone).

Lai palaistu straumi tieši tad, kad Pi ir barots (tātad, kad drons ir ieslēgts), terminālī ierakstiet:

sudo nano /home/pi/.bashrc

Pēc tam pārejiet pie pēdējās rindas un pievienojiet:

atbalss Skrienot pie boot

sudo python3/home/pi/rpi_camera_surveillance_system.py

sudo atsāknēšana

Saglabājiet failu, nospiežot Ctrl+X, pēc tam ierakstiet Y un noklikšķiniet uz Enter.

Apsveicam! Jūsu tiešraide tagad ir iestatīta! Jūs varat to izmantot, lai izspiegotu kaimiņus vai piedalītos FPV sacīkstēs!

7. solis: PID regulēšanas māksla

Jūs esat gatavs pirmajam lidojumam. Pirmā lieta, kas jums jādara, ir izmēģināt savu dronu bez dzenskrūves, lai redzētu, vai viss labi reaģē.

Pēc tam varat pievienot savus dzenskrūves un sākt ļoti lēni, lai palielinātu droseļvārstu, lai redzētu, vai varat pacelties.

Jūsu drons, iespējams, lēni svārstās, vibrē vai motori svilpo. Tas nozīmē, ka jums ir jāiestata PID iestatījumi!

Šī daļa aizņem kādu laiku, ja vēlaties ļoti stabilu bezpilota lidaparātu, kas labi reaģē uz jūsu komandām. PID iestatījums ir subjektīvs, tāpēc jūs patiešām esat atkarīgs no tā, kā vēlaties, lai jūsu drons lidotu. Šeit ir procedūra:

1. Sāciet ar zemu I slīpumā un rullī (0,01) un palieliniet P, līdz redzat augstfrekvences svārstības un samaziniet to līdz pēdējai vērtībai.
2. Pēc tam palieliniet I slīpumā un ritiniet ar soli 0,01, līdz atkal redzat vibrācijas vai jūtat, ka jūsu drons ir stīvs un nereaģē. Parasti I iestatījums var jums palīdzēt, ja novērojat augstuma pazemināšanos un dreifēšanu. Tas novērš jūsu sistēmas (drona) traucējumus.
3. Nolaidiet P, ja redzējāt augstfrekvences svārstības.
4. Samaziniet savu D, ja jūsu drons šķiet pārāk mitrs (zems, lai reaģētu).

Pagrieziena asij parasti varat atstāt to pēc noklusējuma, bet, ja jūtat, ka jūsu drons novirzās pagriešanās asī, varat palielināt I.

8. darbība. Ievērojiet funkciju

Autonoms bezpilota lidaparāts ir satriecošs, tas var lidot un pārvietoties, neraizējoties par to.

Šajā apmācībā izmantotajam dronam ir iespēja to izdarīt, apstrādājot datus, ko uztver viņa sensori.

Lai ieviestu tādu funkciju kā personu izsekošana, jums:

1. Izmantojiet drona kameru, lai palīdzētu viņam ņemt vērā viņa vidi.
2. Izmantojiet mākslīgās redzes algoritmu, lai analizētu vidi.
3. Plānojiet bezpilota lidaparāta trajektoriju.
4. Norādiet virzienu, lai sekotu dronam.

Konkrētāk, Pi kamera var nodrošināt attēlu tiešraidi Raspberry Pi, kas ir dators ar pietiekamu jaudu, lai palaistu dažus mākslīgās redzes algoritmus.

Šie algoritmi var noteikt personu attēlā un analizēt šīs personas stāvokli. Hāra kaskādes algoritms vai dziļi neironu tīkli tam var būt noderīgi algoritmi.

Tāpēc, zinot sekotāja stāvokli, jūs varat plānot, kā motori pārvietojas un kādā virzienā izvēlēties atkarībā no izsekotā objekta stāvokļa rāmī. Piemēram, ja izsekojamā persona atrodas Pi kameras uzņemtā kadra labajā pusē, algoritms komandē dronam pagriezties pa labi.

Visbeidzot, kad drona virziens ir izvēlēts, Raspberry Pi ir jānosūta komanda uz Multiwii, lai drons varētu doties šajā virzienā. Lai to izdarītu, MSP (Multiwii Serial Protocol) ir noderīgs, lai sazinātos starp datoru (Pi) un lidojuma kontrolieri.

Šeit ir pievienots veids, kā to kodēt.

Mūsu vietnē ir parādīta spēcīgāka metode, kurā tiek izmantota tensorflow un dziļi neironu tīkli.

Varat arī iedomāties daudzus citus veidus, kā uzlabot savu autonomo bezpilota lidaparātu, piemēram, likt viņam nofotografēt katru reizi, kad viņš ierauga koku vai dzīvnieku. Izvairīšanās no objektiem ir iespējama arī tad, ja esat iestatījis dronu pārtraukt savu skrējienu, ja viņš atrodas tuvāk par noteiktu attālumu no objekta.

Tāpat vietnē varat uzzināt, kā savienot LED ar Pi un ieslēgt to, kad drons konstatē kādu, kam sekot!

9. solis: laimīgu lidošanu

Iedarbiniet savu dronu un izbaudiet lidojumu.

Ja vēlaties iet tālāk un ieviest cilvēku izsekošanu savā dronā, varat iepazīties ar mūsu vietni, lai iegūtu pamācību par to.

Paldies, ka sagatavojāt šo apmācību!