Savarankiškai vairuojančios valties statymas („ArduPilot Rover“): 10 žingsnių (su nuotraukomis)

2025 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2025-01-13 06:57

„Fusion 360“projektai »

Žinai, kas šaunu? Nepilotuojamos savaeigės transporto priemonės. Jie iš tikrųjų yra tokie šaunūs, kad mes (mano kolegos ir aš) patys pradėjome juos statyti dar 2018 m. Todėl taip pat šiemet užsimojau pagaliau baigti laisvalaikiu.

Šioje instrukcijoje noriu pasidalinti šiuo projektu su jumis ir priversti jus kurti savo savarankiškai vairuojančią transporto priemonę. Taip pat sukūriau nedidelį „YouTube“vaizdo įrašą, kuris subraižo projekto paviršių ir greitai parodo visas nesėkmes. Šis „Instructable“yra koreliacinis vadovas, paaiškinantis, kaip šis dalykas iš tikrųjų veikia.

Kam skirta ši instrukcija ir kaip ją skaityti

Ši „Instructable“iš tikrųjų turi du tikslus. Visų pirma noriu pasidalinti tuo, ką sukūriau ir išmokau, ir paskatinti jus, vaikinus, susidomėti savarankiškai vairuojančių transporto priemonių kūrimu. Antrinis tikslas yra dokumentuoti projektą ir jo detales, todėl kita studentų grupė mano senajame universitete, kuri imasi projekto, žino, kas vyksta.

Jei esate čia tik pramogai, galite nekreipti dėmesio į tokią informaciją, kaip parametrų sąrašai ir tikslios prijungimo schemos. Iš pradžių stengiuosi, kad žingsniai būtų labai bendri, kad juos būtų galima pritaikyti bet kokiai „ArduPilot RC“valčiai ir pateikti išsamią informaciją pabaigoje.

Projektas buvo baigtas dviem dalimis, o „Instructable“laikosi tos pačios struktūros. Pirmąją dalį aš vadinsiu „raumenimis“, nes ji apima visą galios elektroniką ir valčių korpusą. Tada aš eisiu per „smegenis“, kuri yra maža dėžutė valties viršuje, kurioje yra pagrindinis valdiklis ir visa imtuvo siųstuvo medžiaga.

Kenterprise ištakos

Gerai, čia yra šio projekto pagrindinė istorija, jei dar to negirdėjote vaizdo įraše. Šis projektas prasidėjo 2018 m., Kai dar mokiausi universitete. Ketvirto semestro pabaigoje ėjome link 5 -ojo. Mūsų universitete jūs galite atlikti komandinį projektą maždaug 6 mėnesius. Galite pasirinkti iš parengtų projektų sąrašo (didelė tikimybė gauti gerą pažymį) arba pradėti savo projektą (mano žiniomis niekas to anksčiau nedarė). Už šį projektą taip pat gaunate 12 kreditų taškų, todėl jis vertas tiek, kiek bakalauro darbas. Tokiu būdu nesėkmė tikrai gali pakeisti jūsų bendrą pažymį.

Aš, žinoma, nusprendžiau pradėti projektą nuo nulio ir radau keturias vargšas sielas, kurios sekė mane šioje kelionėje į komandos projekto ugnį. Pradėjome nuo minimalaus reikalaujamo komandos dydžio - 5 žmonės, bet vėliau 2 išėjome. Mums taip pat buvo duota 1500 eurų, BET mums nebuvo leista išleisti jo vienoms iš tų nuostabių kiniškų internetinių parduotuvių, kuriose visada yra naujausia ir geriausia elektronika. Vietoj to buvome susieti su senais gerais vokiečių elektronikos tiekėjais. Spoileris: Tokiu būdu neįmanoma savarankiškai vairuoti valčių komponentų.

Originali idėja

Kai galvojome apie projekto idėją, galvojome apie tai, ką daryti su dronais, nes dronai yra pats šauniausias dalykas. Tačiau įprasti skraidantys dronai jau yra dalykas ir mes norėjome sukurti kažką naujesnio. Taigi mes nusprendėme pastatyti bepiločių laivą. Šią idėją gavome dėl netoliese esančio ežero.

Ežeras užima 12 km^2 plotą ir dažniausiai yra tik 1,5 m gylio. Tai reiškia, kad jis įkaista vasaros mėnesį, o jame taip pat yra mažiau vandens. Jūs žinote, kokia gyvybės forma mėgsta šiltus vandenis: melsvadumbliai, Vokietijoje dar vadinami mėlynaisiais dumbliais. Tinkamomis sąlygomis šie dalykai gali greitai daugintis ir apimti didelius plotus, tuo pačiu gaminant toksinus, kurie gali pakenkti žmonėms ir gyvūnams. Laivo tikslas buvo reguliariai nušluoti ežero paviršių ir išmatuoti algejų koncentraciją. Tada surinktus duomenis galima atspausdinti šilumos žemėlapyje, kad būtų galima suprasti, kokiomis aplinkybėmis algea pradeda kauptis, taip pat skelbti įspėjimus vietos gyventojams ir turistams realiuoju laiku.

Kitas spoileris: mes niekada negalėjome pastatyti mėlynųjų dumblių matavimo agregato ir pritvirtinti jo prie valties, nes tokie mazgai yra brangūs ir paprastai yra 1 m x 1 x 2 m dydžio laive, kuris yra nepraktiškas 1 m ilgio. valtis. Naujas tikslas yra automatiškai ir pigiai sukurti ežero gylio žemėlapius, kad vietinis biologas galėtų pamatyti, kaip laikui bėgant keičiasi ežero dugnas. Šiuo metu jo nuskaitymas yra labai brangus dėl būtino fizinio darbo.

Spiralė žemyn

Grįžtant prie istorijos. Per pirmuosius du mėnesius, rinkdami pagrindines žinias ir planuodami, pagalvojome, ko tokiai valčiai reikės: korpuso, elektrinio pavaros, savarankiško vairavimo galimybių, interneto valdymo,…. Tada nusprendžiau, kad beveik viską turėtume statyti patys, daugiausia dėmesio skirdami savarankiškam vairavimui. Tai buvo bloga idėja, idėja, kuri buvo beveik pasmerkta žlugti ir atspėti, ką ji padarė? Tiksliau, po 6 mėnesių buvome supylę savo laiką ir prakaitą į didžiulę RC valtį „Kenterprise“(4 paveikslėlyje pateikta infografika). Pakeliui mes kovojome su ribotais pinigais, neturima elektronika ir blogas komandos valdymas, už kurį prisiimu didžiąją dalį atsakomybės.

Taigi ten buvo „Kenterprise“- autonominė matavimo priemonė, kuri nebuvo nei savarankiška, nei nieko nematanti. Nelabai sėkmės, kaip matote. Paskutinio pristatymo metu mes kepėme ant grotelių. Laimei, mūsų profesorius pripažino mūsų išgirstą darbą ir vis tiek įvertino mus gerai, blogiau nei bet kuri kita projekto grupė per pastaruosius kelerius metus, bet gerai.

2020 metų atnaujinimas

Manyčiau, kad šį studentų projektą pavadinčiau absoliučia šiukšliadėžės ugnimi, tačiau, kaip sako senas posakis: „šiukšlių konteinerių ugnies randai daro jus stipresnius“. Ši patirtis man tikrai padėjo tinkamai nustatyti savo tikslus ir likti susikaupus visuose tolesniuose projektuose. Man taip pat vis dar patinka idėja apie nepilotuojamą transporto priemonę, galinčią padėti biologams atlikti ežerų tyrimus, ir bendrą patrauklumą sukurti savarankiškai vairuojančią valtį. Štai kodėl dabar, praėjus vieneriems metams, norėjau jį užbaigti naudodamas naujai įgytas žinias apie FPV bepiločius orlaivius, gražų atvirojo kodo projektą „ArduPilot“ir pigių elektronikos svetainių galią.

Tikslas buvo ne paversti jį visaverčiu matavimo laivu, bet paleisti visas sistemas ir įdiegti autopilotą. Ji neturi būti tobula. Aš tiesiog norėjau pamatyti, kaip ši valtis važiuoja kaip koncepcijos įrodymas.

Tada aš perduosiu autonominę valtį „WORKING“universitetui būsimiems projektams, pvz., Jūros dugno kartografavimui. Beje, buvau ne vienas. Mano draugas Ammar, kuris taip pat buvo projekto grupėje dar 2018 m., Man padėjo išbandyti valtį.

Ilgai nesigilindami, leiskime į jį

1 žingsnis: Raumenys: korpusas

Korpusas yra didžiausia valties dalis. Ne tik dėl didelių matmenų (100 cm*80 cm), bet ir dėl to, kad prireikė daug laiko sukurti šią pasirinktinę struktūrą. Jei tai daryčiau dar kartą, tikrai rinkčiausi lentynų dalis. RC valtis, kuri jau buvo pagaminta iš lentynos, mums, deja, nebuvo įtraukta į kortas, nes tų valčių naudingoji apkrova yra labai ribota. Kažkas panašaus į kūno klaviatūrą ar banglentę ar tik pora PVC vamzdžių iš techninės įrangos parduotuvės būtų buvęs daug paprastesnis sprendimas, kurį galiu tik rekomenduoti.

Šiaip ar taip, mūsų korpusas prasidėjo nuo 3D modelio „Fusion 360“. Prieš pradėdami jį kurti, sukūriau labai išsamų modelį ir patyriau daugybę pakartojimų. Aš įsitikinau, kad kiekvienam modelio komponentui suteikiu reikiamą svorį ir netgi sumodeliuvau interjerą. Tai leido man žinoti apytikslį laivo svorį prieš jį statant. Aš taip pat atlikiau kelis plūdrumo kalibravimus, įterpdamas „vandens liniją“, nupjaudamas transporto priemonę ir apskaičiuodamas po vandeniu esantį tūrį. Valtis yra katamaranas, nes tokia transporto priemonė žada didesnį stabilumą, nei valtis su vienu korpusu.

Po daugybės modeliavimo valandų pradėjome atgaivinti valtį, iš polistireno plokščių iškirpdami pagrindinę dviejų korpusų formą. Tada jie buvo supjaustyti pagal formą, užpildytos skylės ir atlikome daug šlifavimo. Tiltas, jungiantis du korpusus, yra tik didelė medinė dėžė.

Viską padengėme 3 stiklo pluošto sluoksniais. Šis žingsnis užtruko apie 3 savaites ir apėmė kelias dienas rankiniu šlifavimu, kad paviršius būtų tolygiai lygus (0/10 nerekomenduotų). Po to nudažėme gražiai geltona spalva ir pridėjome pavadinimą „Kenterprise“. Pavadinimas yra vokiško žodžio „kentern“, reiškiančio nuskendimą, ir „Star Trek“erdvėlaivio „USS Enterprise“derinys. Visi manėme, kad šis vardas yra visiškai tinkamas mūsų sukurtai pabaisai.

2 žingsnis: raumenys: varomoji sistema

Valtis be variklių ar burių pasižymi dreifuojančios medienos gabalo vairavimo savybėmis. Todėl prie tuščio korpuso turėjome pridėti varomąją sistemą.

Norėčiau jums pateikti dar vieną spoilerį: mūsų pasirinkti varikliai yra per galingi. Aprašysiu esamą sprendimą ir jo trūkumus, taip pat pasiūlysiu alternatyvią varomąją sistemą.

Dabartinis sprendimas

Mes tikrai nežinojome, kiek valčiai reikia traukos, todėl įsigijome du iš šių lenktynių valčių variklių. Kiekvienas iš jų skirtas varyti 1 m ilgio RC lenktynių valtį, o atitinkamas elektroninis greičio reguliatorius (ESC) gali nuolat tiekti 90A (tai sunaudotų didelę automobilio bateriją per valandą).

Jiems taip pat reikalingas vandens aušinimas. Paprastai tiesiog prijunkite ESC ir variklį prie kai kurių vamzdžių, įleidimo angą įstatykite į valties priekį ir išleidimo angą pastatykite priešais sraigtą. Taip sraigtas traukia ežero vandenį per aušinimo sistemą. Tačiau aptariamas ežeras ne visada yra švarus, todėl šis sprendimas gali užkimšti aušinimo sistemą ir sukelti variklio gedimą eidamas ant ežero. Štai kodėl mes nusprendėme pasirinkti vidinę aušinimo kilpą, kuri siurbia vandenį per šilumokaitį ant korpuso (3 pav.).

Šiuo metu valtis turi du vandens butelius kaip rezervuarus ir neturi šilumokaičio. Rezervuarai tiesiog padidina šiluminę masę, todėl varikliai įkaista daug ilgiau.

Variklio velenas yra prijungtas prie atramos per dvi universalias jungtis - ašį ir vadinamąjį laivagalio vamzdį, kuris neleidžia patekti vandeniui. Antrame paveikslėlyje galite pamatyti šio mazgo šoninį vaizdą. Variklis sumontuotas kampu su 3D spausdinimo laikikliu, taip pat atspausdintos atramos (nes aš sulaužiau senus). Buvau gana nustebęs sužinojęs, kad šios atramos gali atlaikyti variklių jėgas. Norėdami sustiprinti jų tvirtumą, ašmenis padariau 2 mm storio ir atspausdinau juos 100% užpildu. Rekvizitų kūrimas ir spausdinimas iš tikrųjų yra puiki galimybė išbandyti įvairių tipų rekvizitus ir rasti efektyviausią. Pridėjau savo rekvizitų 3D modelius.

Galima alternatyva

Bandymai parodė, kad valčiai reikia tik 10–20% droselio diapazono, kad lėtai judėtų (1 m/s). Tiesiai pereinant prie 100% droselio, atsiranda didžiulis srovės šuolis, kuris visiškai išjungia visą valtį. Be to, aušinimo sistemos reikalavimas yra gana erzinantis.

Geresnis sprendimas galėtų būti vadinamieji varikliai. Variklis yra tiesiogiai prijungtas prie sraigto. Tada visas agregatas yra panardinamas, todėl atšaldomas. Čia yra nuoroda į mažą variklį su atitinkamu ESC. Tai gali suteikti maksimalią 30 A srovę, kuri atrodo tinkamesnio dydžio. Tai greičiausiai sukurs mažesnius srovės šuolius, o droselio nereikia tiek riboti.

3 žingsnis: raumenys: vairavimas

Varomoji jėga yra šauni, tačiau valtis taip pat turi pasukti. Yra daug būdų tai pasiekti. Du labiausiai paplitę sprendimai yra vairas ir diferencinė trauka.

Rudders atrodė akivaizdus sprendimas, todėl ėmėmės jo. Aš modeliavau vairo mazgą „Fusion“ir 3D atspausdinau vairus, vyriai ir servo laikiklį. Servams pasirenkame du didelius 25 kg servus, kad įsitikintume, jog palyginti dideli vairai atlaikė vandens tempimą. Tada servo buvo pastatytas korpuso viduje ir prijungtas prie vairo išorėje per skylę, naudojant plonus laidus. Pridėjau vaizdo įrašą apie vairus, kurie veikia. Labai malonu stebėti, kaip šis mechaninis mazgas juda.

Nors vairai atrodė puikiai, pirmieji bandomieji važiavimai parodė, kad posūkio spindulys su jais yra apie 10 m, o tai tiesiog baisu. Be to, vairai linkę atsijungti nuo servo, todėl valtis negali vairuoti. Paskutinė silpnoji vieta yra tų laidų skylė. Ši skylė buvo taip arti vandens, kad atbuline eiga ji buvo panardinta, todėl užtvindė korpuso vidų.

Užuot bandęs išspręsti šias problemas, aš kartu nuėmiau vairus, uždariau skyles ir ėmiausi diferencinės traukos sprendimo. Esant diferencinei traukai, abu varikliai sukasi priešinga kryptimi, kad automobilis pasisuktų. Kadangi valtis yra beveik tokia pat plati ir trumpa, o varikliai yra toli nuo centro, tai leidžia apsisukti vietoje. Tam reikia tik šiek tiek konfigūravimo (ESC ir pagrindinio valdiklio programavimas). Atminkite, kad valtis, kuri naudoja diferencinę trauką, suksis ratais, jei vienas iš variklių suges. Galbūt tai patyriau vieną ar du kartus dėl dabartinės smaigalio problemos, aprašytos ankstesniame žingsnyje.

4 žingsnis: raumenys: baterija

Man atrodo, kad RC komponentai, tokie, kokie naudojami šioje valtyje, gali būti maitinami beveik bet kuo, pradedant laikrodžio baterija ir baigiant atomine elektrine. Akivaizdu, kad tai šiek tiek perdėta, tačiau jie turi gana platų įtampos diapazoną. Šis diapazonas nėra įrašytas į duomenų aplankus, bent jau voltais. Tai paslėpta S reitinge. Šis įvertinimas apibūdina, kiek serijinių baterijų elementų jis gali valdyti. Daugeliu atvejų tai reiškia ličio polimero (LiPo) elementus. Jų įtampa yra 4,2 V, kai jie visiškai įkrauti, ir maždaug 3 V įtampa, kai jie yra tušti.

Laivų varikliai teigia galintys valdyti nuo 2 iki 6 sekundžių, o tai reiškia, kad įtampos diapazonas yra 6V iki 25,2 V. Nors aš ne visada pasitikėčiau viršutine riba, nes žinoma, kad kai kurie gamintojai ant savo plokščių įdeda komponentus, kurie gali atlaikyti tik žemesnę įtampą.

Tai reiškia, kad yra daug įvairių naudojamų baterijų, jei jos gali tiekti reikiamą srovę. Ir aš iš tikrųjų perėjau keletą skirtingų baterijų prieš pastatydamas tinkamą. Čia yra trumpas trijų akumuliatoriaus kartojimų, kuriuos valtis išgyveno (iki šiol), apžvalga.

1. LiPo akumuliatorius

Kai planavome valtį, neturėjome supratimo, kiek energijos ji sunaudos. Pirmajai baterijai mes pasirenkame sukurti pakuotę iš gerai žinomų 18650 ličio jonų elementų. Juos litavome į 4S 10P pakuotę, naudodami nikelio juosteles. Šio paketo įtampos diapazonas yra nuo 12V iki 16.8V. Kiekviena ląstelė turi 2200mAh ir yra įvertinta maksimaliu 2C iškrovimo greičiu (gana silpna), taigi 2*2200mA. Kadangi lygiagrečiai yra 10 ląstelių, ji gali tiekti tik 44A maksimalią srovę ir yra 22Ah talpos. Paketą taip pat aprūpinome akumuliatoriaus valdymo plokšte (daugiau apie BMS vėliau), kuri rūpinasi įkrovos balansavimu ir riboja srovę iki 20A.

Išbandžius valtį paaiškėjo, kad 20A maksimali srovė yra daug mažesnė, nei sunaudoja varikliai, o BMS nuolat mažino galią, jei nebuvome atsargūs su droselio lazda. Štai kodėl aš nusprendžiau sujungti BMS ir prijungti akumuliatorių tiesiai prie variklių, kad gautumėte visą 44 amperų spartą. Bloga idėja!!! Nors baterijos sugebėjo tiekti šiek tiek daugiau energijos, nikelio juostelės, jungiančios ląsteles, negalėjo to padaryti. Viena iš jungčių ištirpo ir medinis valties vidus sukėlė dūmus.

Taip, todėl ši baterija nebuvo tinkama.

2. Automobilio akumuliatorius

Siekdamas 2020 m. Koncepcijos įrodymo, nusprendžiau naudoti didesnę bateriją. Tačiau nenorėjau išleisti papildomų pinigų, todėl naudojau seną automobilio akumuliatorių. Automobilių akumuliatoriai nėra visiškai iškraunami ir įkraunami, jie visada turi būti visiškai įkrauti ir naudojami tik trumpam srovės pliūpsniui užvesti variklį. Todėl jos vadinamos starterinėmis baterijomis. Naudojant juos kaip RC transporto priemonės akumuliatorių, žymiai sutrumpėja jų tarnavimo laikas. Yra dar viena švino baterijos rūšis, kuri dažnai turi tą patį formos koeficientą ir yra specialiai sukurta iškrauti ir įkrauti kelis kartus, vadinama „Deep Cycle“baterija.

Puikiai žinojau savo akumuliatoriaus trūkumus, tačiau norėjau greitai išbandyti valtį ir baterija vis tiek buvo sena. Na, išgyveno 3 ciklus. Dabar, kai paspaudžiu droselį, įtampa krinta nuo 12V iki 5V.

3. LiFePo4 akumuliatorius

„Trečias kartas yra žavesys“, - sako jie. Kadangi vis dar nenorėjau išleisti savo pinigų, paprašiau universiteto pagalbos. Žinoma, jie visą laiką turėjo mano svajonių bateriją. Mūsų „Uni“dalyvauja „Formula Student Electic“konkurse, todėl turi elektrinį lenktyninį automobilį. Lenktynių komanda anksčiau perėjo iš „LiFePo4“elementų į 18650 „LiPo“elementus, nes jie yra lengvesni. Taigi jie turi daugybę naudotų „LiFePo4“ląstelių, kurių jiems nebereikia.

Šios ląstelės skiriasi nuo „LiPo“arba „LiIon“elementų savo įtampos diapazonu. Jų vardinė įtampa yra 3,2 V ir svyruoja nuo 2,5 V iki 3,65 V. 3 iš tų 60 Ah talpos elementų surinkau į 3S pakuotę. Ši pakuotė gali tiekti didžiausias 3C sroves. 180A, o maksimali įtampa yra tik 11V. Aš nusprendžiau pasirinkti mažesnę sistemos įtampą, kad sumažintų variklio srovę. Šis paketas pagaliau leido man vairuoti valtį ilgiau nei 5 minutes ir išbandyti savarankiško vairavimo galimybes.

Žodis apie akumuliatoriaus įkrovimą ir saugumą

Baterijos koncentruoja energiją. Energija gali virsti šiluma, ir jei ši šiluma įgauna akumuliatoriaus ugnies formą, turite problemų. Štai kodėl turėtumėte elgtis su baterijomis pagarbiai ir nusipirkti jiems tinkamą elektroniką.

Baterijos elementai turi 3 būdus mirti.

1. Jų iškrovimas žemiau minimalios įtampos (šalta mirtis)
2. įkrauti juos virš maksimalios vardinės įtampos (gali sukelti patinimą, gaisrą ir sprogimus)
3. per daug srovės pritraukimas arba jų sutrumpinimas (todėl aš tikrai turiu paaiškinti, kodėl tai gali būti blogai)

Akumuliatoriaus valdymo sistema apsaugo nuo visų šių dalykų, todėl turėtumėte juos naudoti.

5 žingsnis: raumenys: laidai

Raumenų laidai yra parodyti pirmame paveikslėlyje. Apačioje mes turime bateriją, kuri turėtų būti sujungta su atitinkamu saugikliu (šiuo metu jo nėra). Pridėjau du išorinius kontaktus, kad prijungčiau įkroviklį. Būtų gera mintis jas pakeisti tinkama XT60 jungtimi.

Tada mes turime didelį akumuliatoriaus jungiklį, kuris prijungia likusią sistemos dalį prie akumuliatoriaus. Šis jungiklis turi tikrą raktą ir leiskite jums pasakyti, kad labai malonu jį pasukti ir pamatyti, kaip valtis atgyja.

Smegenys yra prijungtos prie įžemintų baterijų, o ESC ir servos yra atskirtos šunto rezistoriumi. Tai leidžia išmatuoti srovę per mažą oranžinę jungtį, nes tai sukelia nedidelį įtampos kritimą per šuntavimo rezistorių. Likusi instaliacija yra tik nuo raudonos iki raudonos ir nuo juodos iki juodos. Kadangi servos tikrai nenaudojamos, jas galima tiesiog ignoruoti. Aušinimo siurbliai yra vienintelė valties sudedamoji dalis, kuriai reikia tiksliai 12 V įtampos, ir atrodo, kad jie neveikia gerai, jei įtampa yra didesnė ar žemesnė. Todėl jiems reikia reguliatoriaus, jei akumuliatoriaus įtampa yra didesnė nei 12 V, arba padidinto keitiklio, jei jis yra žemesnis.

Vairo vairuodami abu ESC signalo laidai eitų į tą patį smegenų kanalą. Tačiau dabar valtis naudoja diferencinę trauką, dar vadinamą. slydimo valdymas, todėl kiekvienas ESC turi turėti savo atskirą kanalą, o servo visai nereikia.

6 žingsnis: smegenys: komponentai

Smegenys yra didelė dėžutė, pilna įdomios elektronikos. Daugelį jų galima rasti FPV lenktyniniuose dronuose, o kai kurie iš jų buvo išimti iš mano paties drono. Pirmajame paveikslėlyje rodomi visi elektroniniai moduliai. Jie yra tvarkingai sukrauti vienas ant kito, naudojant žalvario PCB atramas. Tai įmanoma, nes FPV komponentai yra specialių formų veiksnių, kurie vadinami kamino vieta. Iš apačios į viršų mūsų krūvoje yra:

Maitinimo paskirstymo lenta (PBP)

Šis dalykas daro tai, ką reiškia pavadinimas, ir paskirsto galią. Įeina du akumuliatoriaus laidai ir siūlomos kelios lydmetalės, skirtos skirtingiems moduliams prijungti prie akumuliatoriaus. Šis PBP taip pat siūlo 12V ir 5V reguliatorių.

Skrydžio valdiklis (FC)

Skrydžio valdiklis valdo „ArduPilot Rover“programinę įrangą. Tai daro įvairius dalykus. Jis valdo variklio valdiklius per kelis PWM išėjimus, stebi akumuliatoriaus įtampą ir srovę, jungiasi prie skirtingų jutiklių ir įvesties bei išvesties įrenginių, taip pat turi giroskopą. Galima sakyti, kad šis mažas modulis yra tikrosios smegenys.

RC imtuvas

Imtuvas prijungtas prie nuotolinio valdymo pulto. Mano atveju tai yra „FlySky“nuotolinio valdymo pultas RC lėktuvams, turintis dešimt kanalų ir netgi užmezgantis abipusį ryšį, kad nuotolinio valdymo pultas taip pat galėtų priimti signalus iš imtuvo. Jo išvesties signalai tiesiai į FC eina per vieną laidą, naudojant vadinamąjį I magistralės protokolą.

Vaizdo siųstuvas (VTX)

Smegenų dėžutėje yra maža analoginė kamera. Fotoaparato vaizdo signalas perduodamas FC, kuris prideda vaizdo srautą ekrane (OSD), kuriame yra tokia informacija kaip akumuliatoriaus įtampa. Tada jis perduodamas VTX, kuris perduoda jį į specialų 5,8 GHz imtuvą kitame gale. Ši dalis nėra būtinai būtina, tačiau šaunu, kad galima pamatyti tai, ką mato valtis.

Dėžutės viršuje yra krūva antenų. Vienas yra iš VTX, du - iš RC imtuvo. Kitos dvi antenos yra šie komponentai.

Telemetrijos modulis

433MHz antena priklauso telemetrijos moduliui. Šis mažas siųstuvas yra įvesties/išvesties įrenginys, jungiantis skrydžio valdiklį su antžemine stotimi (nešiojamasis kompiuteris su 433 MHz USB raktu). Šis ryšys leidžia operatoriui nuotoliniu būdu keisti parametrus ir gauti duomenis iš vidinių ir išorinių jutiklių. Ši nuoroda taip pat gali būti naudojama valčiai valdyti nuotoliniu būdu.

GPS ir kompasas

Didelis apvalus daiktas valties viršuje iš tikrųjų nėra antena. Na, tai yra, bet tai taip pat yra visas GPS modulis ir kompaso modulis. Tai leidžia laivui žinoti savo padėtį, greitį ir orientaciją.

Augant dronų rinkai, kiekvienam moduliui galima rinktis iš įvairių komponentų. Labiausiai tikėtina, kad galbūt norėsite pakeisti FC. Jei norite prijungti daugiau jutiklių ir jums reikia daugiau įvesties, yra įvairių galingesnių aparatinės įrangos variantų. Čia yra visų „ArduPilot“palaikomų FC sąrašas, ten yra net aviečių pi.

Ir čia yra nedidelis sąrašas tikslių komponentų, kuriuos naudojau:

• FC: „Omnibus F4 V3S Aliexpress“
• RC imtuvas: „Flysky FS-X8B Aliexpress“
• Telemetrijos siųstuvo rinkinys: 433 MHz 500 mW „Aliexpress“
• VTX: VT5803 „Aliexpress“
• GPS ir kompasas: „M8N Aliexpress“
• Korpusas: 200x200x100 mm IP67 Aliexpress
• Nuotolinis valdymas: „FLYSKY FS-i6X Aliexpress“
• Vaizdo imtuvas: „Skydroid 5, 8 Ghz Aliexpress“

7 žingsnis: smegenys: laidai

Smegenys gauna darbinę įtampą tiesiai iš akumuliatoriaus. Jis taip pat gauna analoginę įtampą iš srovės šunto ir išleidžia abiejų variklių valdymo signalus. Tai yra išorinis ryšys, prieinamas iš smegenų dėžutės išorės.

Viduje atrodo daug labiau susipainioję. Štai kodėl aš padariau mažą prijungimo schemą pirmoje nuotraukoje. Tai rodo ryšius tarp visų skirtingų komponentų, kuriuos aprašiau ankstesniame žingsnyje. Aš taip pat padariau keletą ilginamųjų laidų PWM išvesties kanalams ir USB prievadui ir nukreipiau juos į korpuso galą (žr. 3 paveikslą).

Norėdami pritvirtinti kaminą prie dėžutės, naudoju 3D spausdintą pagrindo plokštę. Kadangi komponentai (ypač VTX) gamina šilumą, aš taip pat prijungiau 40 mm ventiliatorių ir dar vieną 3D spausdintą adapterį. Aš pridėjau 4 juodus plastikinius gabalus prie kraštų, kad prisukčiau dėžę prie valties, neatidarydamas dangčio. Pridedami visų 3D spausdintų dalių STL failai. Viską priklijavau prie epoksidinės medžiagos ir karštų klijų.

8 veiksmas: smegenys: „ArduPilot“sąranka

„Ardupilot Wiki“labai išsamiai aprašo, kaip nustatyti roverį. Čia yra „Rover“dokumentacija. Čia tik subraižysiu paviršių. Iš esmės yra šie veiksmai, kad „ArduPilot Rover“būtų paleistas ir paleistas, kai viskas bus tinkamai prijungta:

1. „Flash ArduPilot“programinė įranga FC (patarimas: tam galite naudoti įprastą „FPV“drono programinę įrangą „Betaflight“)
2. Įdiekite „Ground Station“programinę įrangą, pvz., „Mission Planner“, ir prijunkite plokštę (žr. Misijos planavimo priemonės vartotojo sąsają 1 paveikslėlyje)

3. Atlikite pagrindinę aparatinės įrangos sąranką

   • kalibruoti giroskopą ir kompasą
   • kalibruoti nuotolinio valdymo pultą
   • nustatyti išvesties kanalus

4. Atlikite sudėtingesnę sąranką peržiūrėdami parametrų sąrašą (2 paveikslas)

   • įtampos ir srovės jutiklis
   • kanalų kartografavimas
   • Šviesos diodai
5. Atlikite bandomąjį važiavimą ir sureguliuokite droselio ir vairavimo parametrus (3 pav.)

Ir bum, jūs turite savarankiškai vairuojantį roverį. Žinoma, visi šie veiksmai ir nustatymai užtrunka šiek tiek laiko, o tokie dalykai kaip kompaso kalibravimas gali būti gana varginantis, tačiau padedant dokumentams, „ArduPilot“forumams ir „YouTube“pamokoms, galų gale galite ten patekti.

„ArduPilot“suteikia jums pažangią žaidimų aikštelę, kurioje yra šimtai parametrų, kuriuos galite naudoti kurdami beveik bet kokią savarankiškai vairuojančią transporto priemonę. Ir jei jums kažko trūksta, galite bendradarbiauti su bendruomene, kad sukurtumėte tai, nes šis puikus projektas yra atviro kodo. Galiu tik paraginti išbandyti, nes tai greičiausiai lengviausias būdas patekti į autonominių transporto priemonių pasaulį. Bet čia yra nedidelis patarimas: prieš statydami milžinišką RC valtį, išbandykite tai su paprasta transporto priemone.

Čia yra nedidelis sąrašas išplėstinių nustatymų, kuriuos padariau konkrečiai aparatūros sąrankai:

• Pakeistas kanalų susiejimas RC MAP

  • Žingsnis 2-> 3
  • Droselis 3-> 2
• Suaktyvinti I2C RGB šviesos diodai
• Rėmo tipas = valtis

• Nustatykite slydimo vairą

  • 1 kanalas = „ThrottleLeft“
  • 2 kanalas = „ThrottleRight“
• 8 kanalas = skrydžio režimas
• 5 kanalas = įjungimas/išjungimas

• Nustatykite srovės ir akumuliatoriaus monitorių

  • BATT_MONITOR = 4
  • Tada paleiskite iš naujo. BATT_VOLT_PIN 12
  • BATT_CURR_PIN 11
  • BATT_VOLT_MULT 11.0

9 veiksmas: smegenys: pasirinktinis LED valdiklis

Pirmasis prizas konkurse „Padaryk judėti 2020“