Menga ergashing - Raspberry Pi Smart Drone Guide: 9 qadam

2025 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2025-01-23 15:14

Siz har doim A-Zdan qanday qilib dron yasashni o'ylab ko'rganmisiz?

Ushbu qo'llanma sizga 450 mm o'lchamdagi kvadrokopterni qismlarni sotib olishdan tortib, havo robotini birinchi parvozda sinab ko'rishgacha bosqichma-bosqich bajarishni ko'rsatadi.

Bundan tashqari, Raspberry Pi va PiCamera yordamida siz qurilmangizda jonli videoni translyatsiya qilishingiz va dronni birinchi odam ko'rinishida boshqarishingiz mumkin! Raspberry Pi shuningdek, droningizni yanada takomillashtirish va odamlarni kuzatish, to'siqlardan qochish va ob -havo stantsiyasi kabi xususiyatlarni qo'shish imkoniyatini beradi. Bu darslik sizga dronni qanday qilib sizni kuzatib borishini ko'rsatib beradi.

Raspberry Pi -ning afzalligi shundaki, u dronni "aqlli" bo'lishini talab qiladigan xususiyatlar uchun ba'zi sun'iy ko'rish algoritmlarini qayta ishlay oladi.

Ushbu qo'llanmada siz quyidagilarni bilib olasiz:

• Qanday asboblar/ehtiyot qismlarni sotib olish kerak
• Ramkaning barcha qismlarini qanday tuzatish kerak
• Quvvat tizimiga qanday ulanish kerak
• Mikrokontrollerni qanday sozlash kerak
• Qabul qilgichni uzatgichga qanday ulash mumkin
• Telefonda dron tomonidan olingan videoni qanday translyatsiya qilish mumkin
• Yaxshi boshqarish uchun PID -ni qanday sozlash kerak
• Odamlarni kuzatishni qanday amalga oshirish kerak

Shuningdek, dronda qizil svetodiod bor, u dron kimnidir qidirayotganida yonadi, kimdir aniqlanganda va uni kuzatib turganda yashil LEDda. Batareyani Raspberry Pi -ning SD -kartasiga ulashdan oldin buzilmasligi uchun Pi -ni o'chirish tugmasi ham o'rnatiladi.

Ushbu qo'llanma aqlli uchuvchisiz samolyotni yaratish asoslarini o'rnatishga qaratilgan, shuning uchun agar siz yangi boshlovchi bo'lsangiz, siz to'g'ri joyga keldingiz!

1 -qadam: umumiy nuqtai

Kvadrokopter yaratish uchun bizga har biri dvigatelga ulangan 4 ta dvigatel va 4 ta ESC (elektron tezlikni boshqaruvchi) kerak. Batareyadan quvvatni 4 ta ESC ga tarqatish uchun quvvat taqsimlash paneli ishlatiladi.

ESC buyruqni parvoz boshqaruvchisidan oladi (bu erda MultiWii kartasi) va uni motorga uzatadi.

Ushbu parvoz boshqaruvchisida giroskop, akselerometr va barometr mavjud. Siz unga bluetooth moduli va GPS -ni qo'shishingiz mumkin.

Raspberry Pi va parvoz boshqaruvchisi o'rtasidagi aloqani o'rnatish uchun biz FTDI adapteridan foydalanamiz. Shunday qilib, biz Pi -dan boshqaruvchiga buyruq yuborishimiz mumkin. Shuningdek, PID kalibrini bajarish va Mulltiwii dasturiy ta'minotini parvoz boshqaruvchisiga yuklash uchun FTDI juda foydali bo'ladi.

Nihoyat, biz masofadan boshqarish pulti yordamida dronni masofadan boshqaramiz, u qabul qiluvchilarga buyruqlar yuboradi va ularni parvoz boshqaruvchisiga yuboradi.

Raspberry Pi shuningdek, har qanday brauzerda, masalan, telefon kabi qurilmadan ko'rish mumkin bo'lgan oqimni taqdim etadi. Shunday qilib, biz Pi Kamera havoda nima ko'rishini ko'rishimiz mumkin.

2 -qadam: qismlarni yig'ish

Ushbu darslikni muvaffaqiyatli bajarish uchun quyidagi qismlar talab qilinadi:

1) ramka: 4 o'qli 450 F ramka

2) uzatuvchi va qabul qiluvchi: Flysky FS-i6X

3) Raspberry Pi: Raspberry Pi 3 Model B anakart

4) Kamera: PiCamera

5) mikrokontroller: Crius MultiWii SEV2.6

6) FTDI: FTDI USB - TTL /FT232 konvertori

7) Kichik simlar: Elegoo 120pcs Ko'p rangli Dupont Wire

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

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

10) Batareya: HRB 11.1V 5000mAh 3S 50C-100C LiPo batareyasi

11) Ulagichlar: 3,5 mm (x4) Oltin plitali konnektorlar va Artrinck XT-60 60A/100A erkak ayol

12) pervanellar (x3): FidgetGear 10x4.5 pervanel (ko'k)

13) Parvozni boshqarish moslamasi: Parvozni boshqarish moslamasi

14) Issiqlikka chidamli qobiqlar: qisqaruvchi quvur - SODIAL

15) Simlar: 16GA sim

16) lehimlantiruvchi temir: Holife lehimli temir to'plami, 60 Vt 110 V haroratni boshqariladigan payvandlash moslamasi

Majburiy emas

• Buzzer: 2S dan 8S gacha LiPO batareyalari uchun past kuchlanishli zaharli monitor
• Pi va parvoz boshqaruvchisi uchun tayanch/tokcha: Raspberry Pi uchun quti qutisi
• Lehimlash tajribangizni quyidagilar bilan yaxshilang: Elenco yordamchi qo'llari va 60-40 qalay qo'rg'oshinli rozin yadroli lehim

Bu qismlarning umumiy qiymati 450,71 CAN $ bo'lishi kerak.

3 -qadam: ehtiyot qismlarni lehimlash va mahkamlash

Ikki qismga lehim kerak:

1. ESC (ular ekstremitalarda ulagichlar bilan birga kelmaydi)
2. Quvvatni taqsimlash paneli (bizning holatimizda ramkaga o'rnatilgan)

Tarqatish taxtasiga qo'shilgan simlardagi ayol tx konnektorlarini, ESC tarqatish paneli yon simlaridagi erkak tx konnektorlarini va dvigatel yon simlarining oltin 3,5 mm konnektorlarini ishlating. Issiqlikka chidamli qobiqni izolyatsiyaga qo'shishni unutmang (biz yalang'och simni ko'rishni xohlamaymiz).

Lehimlash bo'yicha maslahatlar:

• O'rta kattalikdagi tekis temir uchidan foydalaning (lehim to'plamingizda mavjud) va lehim temirini 400 gradusgacha qizdiring.
• Ko'pincha lehim simining uchini suv shimgich bilan tozalang.
• Avval bog'lamoqchi bo'lgan ikki yuzada bir oz lehim eritib oling, so'ng ularni bir -biriga yopishtiring va ko'proq lehim qo'shing.

Qanday qilib lehim qilish haqida ko'proq ma'lumot olish uchun, bizning veb -saytimizga qarashdan tortinmang.

Qismlarni ramkaga mahkamlang:

1. Ikkita vintni ishlatib, dvigatellarni har bir qo'l chetiga mahkamlang.
2. Yong'oq va murvat bilan elektronikaning tayanchini ramkaga mahkamlang.
3. Yong'oq va murvat bilan tayanchga Pi -ni mahkamlang.
4. Qo'llab -quvvatlovchining yuqori qismiga o'rnatgichni (tebranishlarni yutish uchun) mahkamlang va uni Multiwii -ga mahkamlang, shunda u aynan ramkaning o'rtasida va o'q bir xil rangdagi ikki qo'l o'rtasida joylashgan.
5. Qabul qilgichni tayoqchaga mahkam yopishtiring.
6. Sizni har bir qo'lingizga galstuk bilan o'ralgan holda ESC qo'ying.
7. Batareyani ramkaning pastki qismiga ulash uchun kamarlardan foydalaning.
8. Dvigatel bilan birga keladigan maxsus murvat yordamida pervanellarni burg'ulang va ularni motorlarga qo'ying

4 -qadam: Ulanishlar

Qabul qiluvchilar uchun:

• MultiWii -dagi gaz kelepçelerini qabul qilgichdagi 3 -kanalga ulang.
• Rulon pinlarini qabul qilgichdagi 1 -kanalga ulang.
• Pitch pinlarini 2 -kanalga ulang.
• Yaw pinlarini 4 -kanalga ulang.
• 1 -sonli yordamchini 5 -kanalga ulang.

ESClar uchun:

Multiwii oldinga qaragan holda va Multiwii -ning pastki pinidagi ESC buyruqlar ulagichining qora simli;

• Chap yuqori ESCni D3 ga ulang.
• O'ng yuqori ESCni D10 ga ulang.
• O'ng pastki ESCni D9 ga ulang.
• Chapdagi ESCni D11 ga ulang.

Pi uchun:

• PiCamera -ni ulang.
• FTDI-ni mini-USB/USB adapteriga ulang va uni Pi-ga ulang, shuningdek MultiWii-ning FTDI-pinlarini FTDI-pinlariga ulang.
• MultiWii -ning - va + pinini 5V va erning GPIO pinlariga ulang.

Motorlar uchun

Odatiy bo'lib, dvigatellar teskari soat yo'nalishi bo'yicha (CCW) aylanadi. Shunday qilib, yuqori chap va pastki o'ng dvigatellar uchun siz ESC (qora bilan qizil va qora bilan qizil) bilan simlarni o'zgartirishingiz kerak, shuning uchun siz soat yo'nalishi bo'yicha harakatlanasiz.

5 -qadam: Hammasini sozlang

Quyidagi harakatlar uchun pervanellarni olib tashlang.

ESCni dasturlash:

Elektron tezlikni boshqarish moslamasi dvigatelni boshqaradi, shuning uchun ko'p variantlar mavjud va sizning xohishingizga ko'ra ESCni sozlash sizga bog'liq.

Qabul qilgichga ulangan barcha simlarni ajratib oling.

Har bir ESC uchun:

1. Quvvat uchun faqat bitta ESCni ulang (bizning holatlarimizda tarqatish kartasiga) va batareyaning uzilganligiga ishonch hosil qiling.
2. ESC pinlarini qabul qilgichning gaz kelebeği kanaliga qo'ying (bizning holatda 3 -kanal).
3. Transmitterni yoqing.
4. Gaz uzatgichni maksimal holatiga qo'ying.
5. Batareyani unga ulash orqali tarqatish kartasini yoqing. Siz shuningdek alligator qisqichlaridan foydalanishingiz va batareyani to'g'ridan -to'g'ri ESC -ga ulashingiz mumkin.
6. Biroz ovozli signaldan so'ng, siz 4 signalli musiqiy ohangni eshitishingiz kerak. Bu birinchi musiqadan so'ng transmitterda gazni minimal darajaga qo'ying.
7. UBECdan tasdiqni kuting, ovozli signal.
8. Transmitterni yoping.
9. Quvvatni o'chiring (Li-Po batareyasini ajratib oling)

Sinash uchun:

1. Transmitterni minimal gaz kelebeği holatiga qo'ying.
2. Batareyani ulang.
3. Gazni asta -sekin maksimal quvvatga oshiring. Gazni ko'targanda, vosita tezroq aylanishi kerak.

Parvozni boshqarish panelini sozlash:

Ushbu qadam uchun siz FTDI -ning USB kabelini Pi -ga olib tashlashingiz va kompyuteringizga qo'yishingiz mumkin, bu kartani dasturlash uchun qulayroq bo'ladi.

1. Arduino dasturiy ta'minotini veb -sayt orqali kompyuteringizga yuklab oling.
2. Multiwii firmware -ning so'nggi versiyasini yuklab oling va uni kompyuteringizga o'rnating.
3. Oldindan chiqarilgan MultiWii papkasiga o'ting, so'ngra Arduino -ni yoqadigan MultiWii.ino -ni oching.
4. Arduino -dagi config.h fayliga o'ting, multikopteringizning konfiguratsiya turini sozlash uchun #define QUADX oldidagi // belgisini olib tashlang va taxta turini tanlash uchun #define CRIUS_SE_v2_0 oldida.
5. Keyin Tools -> Board -> -ga o'ting va Arduino Pro yoki Pro Mini -ni tanlang va Tools -> Processor -> -da ATMmega328P (5V, 16MGts) tanlanganligiga ishonch hosil qiling.
6. Bortga yuklashdan oldin qilishimiz kerak bo'lgan oxirgi konfiguratsiya -bu asboblar -> port -> MultiWii portini tanlash (biz uchun COM3).
7. Tasdiqlash -ni bosing va keyin yuklashni bosing.
8. Kod Crius MultiWii SE v2.6 -ga yuklanayotganda, siz boshqaruv panelida ham, FTDI kartasida ham miltillovchi chiroqlarni ko'rishingiz kerak.

Parvozni boshqarish panelidagi sensorlarni sozlang:

1. Oldindan veb -saytidan yuklangan MultiWii papkasida joylashgan MultiWiiConf papkasiga o'ting.
2. Keyin -> application.windows32 papkasiga o'ting -> MultiWiiConf ilovasini ikki marta bosing. (E'tibor bering, agar menda Windows 64 bit bo'lsa ham, faqat 32 bitli ilova ishlaydi).
3. Siz parvoz boshqaruvchisi ulangan portni tanlashingiz kerak (bu holda COM3).
4. O'qish -ni bosing.
5. Boshlash -ni bosing.
6. Taxtani stolga tekis qo'ying va Calib_acc -ni bosing.
7. Calib_mag -ni bosing, so'ngra 30 soniya davomida taxtangizni iloji boricha tez aylantiring. Grafikning hamma joyida siz chivinlarni ko'rishingiz kerak.

Sinash uchun:

Taxtani maydonchada aylantiring, aylantiring va aylantiring va datchiklar dasturiy ta'minotda nimani ko'rsatayotganini bilib oling

Transmitterni sozlash (masofadan boshqarish pulti):

Birinchidan, displey menyusida qaysi tayoq qaysi kanalni boshqarishini tekshirishingiz mumkin:

1. Tekshirgichni ishga tushirishdan oldin, barcha kalitlar yuqoriga va gaz kelebeği (chap tayoq) pastga o'rnatilganligiga ishonch hosil qiling.
2. Tekshirgichni ishga tushiring.
3. Ok tugmachasini bosib turing.
4. "O'rnatish" bo'limiga o'ting, so'ng "Ko'rish".
5. Qaysi kanal reaksiya berishini bilish uchun tayoqlarni harakatlantirishingiz mumkin.

Davom etishdan oldin, model va nomni tanlang:

1. Tizim -> Model tanlash -> modelini tanlang.
2. Tizim -> Model nomiga o'ting. Va unga ism bering. O'zgarishlarni saqlash uchun bekor qilishni kuting.
3. "System-> Type" -ga kiring va to'rtburchagli dvigatel bo'lsa ham, uni samolyot yoki planer sifatida o'rnating.
4. Subtrim menyusida bezakni o'rnating. Agar tayoqlar neytral holatda bo'lsa, siz kanallarni (ko'rsatish menyusida qarang) yaw, pitch va roll uchun 0% bo'lishi kerak.
5. Sozlamalarni saqlash uchun bekor qilishni ushlab turing.

Keyin, Failsafe sozlamalarini o'rnatamiz:

Bu dron boshqaruvchidan uzoqlashganda va signal yo'qolganda, barcha boshqaruv elementlari neytral holatga o'tishini ta'minlaydi. Buning uchun biz 1, 2 va 4 -kanallarni 0% ga o'rnatib, Failsafe menyusi orqali ulardagi xavfsizlikni yoqishimiz kerak. Shuningdek, biz gaz kelebeğindeki failsafe -ni faollashtirishimiz va uni 100%ga o'rnatishimiz kerak.

Boshqarish moslamasining boshqa kalitlarini System-> Aux-da faollashtirish orqali ham foydalanishingiz mumkin. kalitlar.

Siz ushbu bo'lim haqida batafsil ma'lumotni bizning veb -saytimizda topishingiz mumkin.

6 -qadam: Jonli oqim

Raspberry Pi - bu kompyuter va siz ucha oladigan kompyuter bilan qila oladigan narsalar sizning tasavvuringizni cheklaydi.

Jonli translatsiya qilish uchun:

1. PiCamera -ni yoqing. Buning uchun Pi -ni ishga tushiring va unga sichqoncha va monitorni ulang. Chap yuqori burchakdagi rasbian logotipini bosing, sozlamalarga o'ting, keyin Raspberry Pi konfiguratsiyasi, keyin interfeyslar yorlig'ida kameraning yoqilganligini tekshiring. Keyin OK ni bosing.
2. Skriptni yuklab oling (kod manbasi: tasodifiy darsliklar) va uni uy papkangizga qo'ying.
3. Skriptni terminalda "python3 rpi_camera_surveillance_system.py" yozib ishga tushiring.

Skript ishga tushgandan so'ng, siz video oqimining veb -serveriga kirishingiz mumkin: https://: 8000. O'zingizning Raspberry Pi IP manzilingizni o'zgartiring, mening holimda

Agar siz IP -manzilingizni bilmasangiz, manzilni ko'rsatadigan terminalga ifconfig yozib bilib olishingiz mumkin.

Siz Raspberry Pi bilan bir xil tarmoqqa ulangan har qanday qurilma orqali jonli efirga kirishingiz mumkin. Siz faqat brauzerni ochishingiz kerak.

Siz ushbu dasturni smartfondan ham ishga tushirishingiz mumkin. Siz faqat Terminus ilovasini o'rnatishingiz kerak (agar sizda iPhone bo'lsa).

Pi quvvat olganda (sizning droningiz yoqilganda) oqimni to'g'ridan -to'g'ri ishga tushirish uchun terminalga yozing:

sudo nano /home/pi/.bashrc

Keyin oxirgi qatorga o'ting va qo'shing:

echo yuklashda ishlayapti

sudo python3/home/pi/rpi_camera_surveillance_system.py

sudo qayta yuklash

Faylni Ctrl+X tugmachalarini bosib saqlang, so'ng Y ni kiriting va Enter ni bosing.

Tabriklaymiz, translatsiya tayyor! Siz uni qo'shnilaringizga josuslik qilish yoki FPV musobaqalarini o'tkazish uchun ishlatishingiz mumkin!

7 -qadam: PID -ni sozlash san'ati

Siz birinchi parvozingizga tayyormiz. Siz qilishingiz kerak bo'lgan birinchi narsa - hamma narsa yaxshi javob beradimi yoki yo'qligini bilish uchun uchuvchisiz uchuvchisiz samolyotingizni sinab ko'rish.

Keyin, siz pervanellarni qo'shib, gazni ko'tarish uchun asta -sekin boshlashingiz mumkin.

Sizning droningiz, ehtimol, sekin tebranadi, tebranadi yoki motorlar hushtak chaladi. Bu shuni anglatadiki, siz PID sozlamalarini o'rnatishingiz kerak!

Agar sizning buyruqlaringizga yaxshi javob beradigan juda barqaror dron kerak bo'lsa, bu qism biroz vaqt talab etadi. PID sozlamalari sub'ektivdir, shuning uchun sizning droningiz qanday uchishini xohlaysiz. Mana bu tartib:

1. I va pog'onadagi past I (0,01) bilan boshlang va yuqori chastotali tebranishlarni ko'rmaguningizcha P ni oshiring va uni oxirgi qiymatiga qaytaring.
2. Keyin, maydonni ko'tarish va siljishni 0,01 ga oshiring, shunda siz yana tebranishlarni ko'rasiz yoki sizning droningiz qattiq va javob bermayapti. Odatda balandlik pasayishi va suzishni sezsangiz, I sozlamasi sizga yordam berishi mumkin. Bu sizning tizimingizdagi (dron) buzilishlarga qarshi turadi.
3. Agar siz yuqori chastotali tebranishlarni ko'rsangiz, P ni pastga tushiring.
4. Agar sizning droningiz juda namlangan bo'lsa (javob berish uchun past), D -ni kamaytiring.

Yaw o'qi uchun, odatda, siz uni odatdagidek qoldirishingiz mumkin, lekin agar sizning droningiz yaw o'qida siljiyapti deb o'ylasangiz, siz I ni oshirishingiz mumkin.

8 -qadam: Menga amal qiling

Avtonom uchuvchisiz samolyot ajoyib, u xavotirlanmasdan ucha oladi va harakatlana oladi.

Ushbu qo'llanmada bajarilgan dron, uning sensorlari yozib olgan ma'lumotlarni qayta ishlash orqali buni amalga oshirish imkoniyatiga ega.

Shaxsni kuzatish kabi funktsiyani amalga oshirish uchun sizga kerak:

1. Dronning kamerasini ishlatib, uning atrof -muhitiga e'tibor bering.
2. Atrof -muhitni tahlil qilish uchun sun'iy ko'rish algoritmidan foydalaning.
3. Dronning traektoriyasini rejalashtiring.
4. Uchuvchisiz uchish moslamasini kuzatib boring.

Aniqroq aytganda, Pi Camera Raspberry Pi -ga jonli tasvirlar oqimini taqdim etishi mumkin, u kompyuterni sun'iy ko'rish algoritmlarini ishlatish uchun etarli kuchga ega.

Bu algoritmlar rasmdagi odamni aniqlay oladi va uning pozitsiyasini tahlil qila oladi. Haar kaskad algoritmi yoki chuqur neyron tarmoqlari buning uchun foydali algoritm bo'lishi mumkin.

Shuning uchun, kuzatiladigan odamning pozitsiyasini bilib, siz dvigatellarning qanday harakatlanishini va kuzatilayotgan ob'ektning ramkadagi holatiga qarab qaysi yo'nalishda harakat qilishni rejalashtirishingiz mumkin. Masalan, agar kuzatiladigan odam Pi Camera tomonidan olingan ramkaning o'ng tomonida bo'lsa, dronga algoritm o'ngga buriladi.

Nihoyat, dron amal qilishi kerak bo'lgan yo'nalish tanlanganidan so'ng, Raspberry Pi Multiwii -ga uchuvchisiz samolyotga bu yo'nalishda borishga ruxsat berish to'g'risida buyruq yuborishi kerak. Buning uchun MSP (Multiwii ketma -ket protokoli) sizning kompyuteringiz (Pi) va parvoz boshqaruvchisi o'rtasida aloqa o'rnatishda foydalidir.

Bu erda siz uni kodlash usulini topishingiz mumkin.

Veb -saytimizda odamlarni aniqlash uchun tensorlof va chuqur neyron tarmoqlardan foydalanishning yanada mustahkam usuli ko'rsatildi.

Shuningdek, siz avtonom dronni takomillashtirishning ko'plab boshqa usullarini tasavvur qilishingiz mumkin, masalan, uni har safar daraxt yoki hayvonni suratga olish. Ob'ektlardan qochish, shuningdek, agar siz ob'ektdan belgilangan masofaga yaqinroq bo'lsa, siz dronni o'z poygasini to'xtatishga majbur qilgansiz.

Shuningdek, siz veb -saytdan LEDni Pi -ga qanday ulashni va dron kimdir ta'qib qilishni aniqlaganida, uni yoqishni o'rganishingiz mumkin!

9 -qadam: baxtli uchish

Droningizni ishga tushiring va parvozingizdan zavqlaning.

Agar siz oldinga borishni va dronda odamlarni kuzatishni amalga oshirishni xohlasangiz, bu haqda ko'rsatma olish uchun bizning veb -saytimizga murojaat qilishingiz mumkin.

Ushbu darslikni tayyorlaganingiz uchun tashakkur!