Jälgi mind - Raspberry Pi nutikate droonide juhend: 9 sammu

2025 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2025-01-23 14:40

Kas olete alati mõelnud, kuidas A-Z-st drooni teha?

See õpetus näitab teile, kuidas teha 450 mm nelikopterit samm-sammult, alates osade ostmisest kuni oma õhuroboti katsetamiseni tema esimesel lennul.

Lisaks saate Raspberry Pi ja PiCamera abil voogesitada otseülekannet oma seadmes ja juhtida drooni esimese isiku vaates! Raspberry Pi pakub ka võimalust oma drooni veelgi paremaks muuta ja lisada selliseid funktsioone nagu inimeste jälgimine, takistuste vältimine ja ilmajaam. See õpetus näitab teile, kuidas panna droon teid jälgima.

Raspberry Pi eeliseks on peamiselt see, et see suudab töödelda mõningaid kunstliku nägemise algoritme funktsioonide jaoks, mis nõuavad, et droon oleks "nutikas".

Selles juhendis saate teada järgmist:

• Milliseid tööriistu/osi peate ostma
• Kuidas kinnitada kõik raami osad
• Kuidas luua tõukejõusüsteemi ühendusi
• Kuidas oma mikrokontrollerit konfigureerida
• Kuidas ühendada vastuvõtja saatjaga
• Kuidas voogesitada drooni tehtud videot oma telefonis
• Kuidas häälestada oma PID paremaks juhtimiseks
• Kuidas rakendada inimeste jälgimist

Samuti on droonil punane LED, mis süttib, kui droon kedagi otsib, ja roheline LED, kui keegi avastatakse ja droon teda jälgib. Samuti on rakendatud nupp Pi väljalülitamiseks enne aku lahtiühendamist Raspberry Pi SD -kaardiga.

Selle õpetuse eesmärk on seadistada kohandatava nutika drooni loomise põhitõed, nii et kui olete täiesti algaja, olete jõudnud õigesse kohta!

1. samm: ülevaade

Quadcopteri ehitamiseks vajame 4 mootorit ja 4 ESC -d (elektrooniline kiiruse regulaator), millest igaüks on ühendatud mootoriga. Toitejaotust kasutatakse toite jaotamiseks akult neljale ESC -le.

ESC võtab käsu lennujuhtilt (siin MultiWii plaat) ja edastab selle mootorile.

Sellel lennujuhil on güroskoop, kiirendusmõõtur ja baromeeter. Sellele saate lisada ka Bluetooth -mooduli ja GPS -i.

Raspberry Pi ja lennujuhi vahelise ühenduse loomiseks kasutame FTDI -adapterit. Seega saame oma Pi -lt kontrollerile käske saata. Samuti on FTDI väga kasulik PID -kalibreerimiseks ja Mulltiwii püsivara üleslaadimiseks lennujuhtimisseadmesse.

Lõpuks juhime drooni kaugjuhtimispuldiga, mis saadab vastuvõtjatele käske ja saadab need lennujuhile.

Raspberry Pi pakub ka voogu, mida saab vaadata mis tahes brauseris, näiteks seadmest, näiteks telefonist. Nii saame vaadata, mida Pi -kaamera õhus olles näeb.

2. samm: osade kogumine

Selle õpetuse edukaks lõpuleviimiseks on vaja järgmisi osi:

1) Raam: 4-teljeline 450 F raam

2) Saatja ja vastuvõtja: Flysky FS-i6X

3) Raspberry Pi: Raspberry Pi 3 mudeli B emaplaat

4) Kaamera: PiCamera

5) Mikrokontroller: Crius MultiWii SEV2.6

6) FTDI: FTDI USB to TTL /FT232 Converter

7) Väikesed juhtmed: Elegoo 120tk Mitmevärviline Dupont Traat

8) Mootorid (x4): Liobaba 1100KV 2-4S harjadeta mootor

9) ESC -d (x4): harjadeta ESC 30A harjadeta ESC püsivara koos 5V 3A UBEC -ga

10) Aku: HRB 11.1V 5000mAh 3S 50C-100C LiPo aku

11) Pistikud: kullatud plaaditud pistikud 3,5 mm (x4) ja Artrinck XT-60 60A/100A isane emane

12) Propellerid (x3): FidgetGear 10x4,5 propeller (sinine)

13) Lennukontrolleri kinnituspadi: lennujuhtide kinnituspadi

14) Mõned kuumusega kokkutõmbuvad ümbrised: kahanev toru - SODIAL

15) Juhtmed: 16GA juhe

16) jootekolb: Holife jootekolvi komplekt, 60W 110V reguleeritav temperatuuriga juhitav keevitustööriist

Valikuline

• Helisignaal: Venom madalpingemonitor 2S kuni 8S LiPO akudele
• Pii ja lennujuhi tugi/riiul: Raspberry Pi karbikarp
• Parandage oma jootmiskogemust: Elenco abikäed ja 60-40 tina plii kampolituum

Kõigi nende osade kogukulu peaks olema 450,71 CAN $.

3. samm: raami osade jootmine ja kinnitamine

Kaks osa vajavad jootmist:

1. ESC -d (neil ei ole jäsemete pistikuid)
2. Toitejaotusplaat (meie puhul raami integreeritud)

Kasutage jaotusplaadile lisatud juhtmete naissoost tx -pistikuid, ESC -de jaotusplaadi külgjuhtmete isaseid tx -pistikuid ja ESC -mootorite külgjuhtmete kuldseid 3,5 mm pistikuid. Ärge unustage soojustamiseks lisada termokahanevat ümbrist (me ei taha näha paljast traati).

Nõuanded jootmiseks:

• Kasutage keskmise suurusega tasast rauast otsa (mis on teie jootekomplektiga kaasas) ja kuumutage jootekolb 400 kraadini.
• Puhastage sageli jootetraadi otsa vee käsnaga.
• Sulatage jootmine kahel pinnal, mida soovite kõigepealt ühendada, seejärel kleepige need kokku ja lisage veel jootet.

Kõigi jootmise kohta lisateabe saamiseks vaadake meie veebisaiti.

Kinnitage osad raamile:

1. Mootorite kinnitamiseks mõlema käe otsas kasutage kahte kruvi.
2. Kinnitage elektroonika tugi raamile mutrite ja poltidega.
3. Kinnitage Pi toe külge mutrite ja poltidega.
4. Kleepige mõni kinnituspadi (vibratsiooni neelamiseks) toe ülaosale ja kinnitage Multiwii selle külge, veendudes, et see on täpselt raami keskel ja nool osutab kahe sama värvi käe vahele.
5. Kleepige vastuvõtja mõne takjapaelaga toe külge.
6. Pange ESC-d igale käele lipsukilega.
7. Kasutage rihmasid aku kinnitamiseks raami alumisele tasandile.
8. Puurige propellerid ja pange need mootorile spetsiaalse poldi abil, mis on mootoriga kaasas

Samm: ühendused

Vastuvõtja jaoks:

• Ühendage MultiWii drosseli tihvtid vastuvõtja 3. kanaliga.
• Ühendage nööpnõelad vastuvõtja kanaliga 1.
• Ühendage Pitch tihvtid kanaliga 2.
• Ühendage Yaw -tihvtid kanaliga 4.
• Ühendage lisaseade 1 kanaliga 5.

ESCde puhul:

Multiwii ettepoole suunatud ja ESC käsuliidese musta juhtmega Multiwii alumisel tihvtil;

• Ühendage vasakpoolne ülemine ESC D3-ga.
• Ühendage parempoolne ülemine ESC D10-ga.
• Ühendage parempoolne ESC D9-ga.
• Ühendage vasakpoolne ESC D11-ga.

Pi jaoks:

• Ühendage PiCamera.
• Ühendage FTDI mini-USB/USB-adapteriga ja ühendage see Pi-ga, samuti ühendage FTDI-tihvtid või MultiWii FTDI-kontaktid.
• Ühendage MultiWii - ja + tihvt Pi 5V ja maandatud GPIO -pistikutega.

Mootorite jaoks

Vaikimisi pöörlevad mootorid vastupäeva (CCW). Nii et ülemise vasaku ja alumise parema mootori puhul peate juhtmete ühenduse ESC-ga ümber pöörama (must punasega ja punane mustaga), nii et teil on päripäeva suund (CW).

Samm: seadistage see kõik

Järgmiste toimingute jaoks eemaldage oma propellerid.

ESC programmeerimine:

Elektrooniline kiiruse regulaator juhib mootorit ja seetõttu on saadaval palju valikuid ning teie otsustada, kuidas oma ESC -d kohandada nii, nagu soovite.

Eemaldage kõik vastuvõtjaga ühendatud juhtmed.

Iga ESC puhul:

1. Ühendage toiteallikaga (meie puhul jaotusplaadiga) ainult üks ESC ja veenduge, et aku on lahti ühendatud.
2. Asetage ESC tihvtid vastuvõtja gaasikanalisse (meie puhul kanal 3).
3. Lülitage saatja sisse.
4. Seadke gaasipedaal saatja maksimaalsesse asendisse.
5. Lülitage jaotusplaat sisse, ühendades sellega aku. Võite kasutada ka mõnda alligaatoriklambrit ja ühendada aku otse ESC -ga.
6. Pärast mõnda piiksu peaksite kuulda 4 piiksuga muusikalist tooni. Pärast seda esimest muusikat pange gaasipedaal oma saatja minimaalsesse asendisse.
7. Oodake piiksuga kinnitust UBEC -lt.
8. Sulgege saatja.
9. Eemaldage toide (ühendage Li-Po aku lahti)

Selle testimiseks:

1. Lülitage saatja sisse minimaalse gaasipositsiooniga.
2. Ühendage aku.
3. Suurendage gaasi järk -järgult maksimaalsele võimsusele. Kui suurendate gaasi, peaks mootor pöörlema kiiremini.

Lennujuhtimispuldi seadistamine:

Selle sammu jaoks saate eemaldada FTDI USB -kaabli Pi -lt ja panna selle oma arvutisse, nii on plaati mugavam programmeerida.

1. Laadige Arduino tarkvara oma veebisaidilt oma arvutisse alla.
2. Laadige alla multiwii püsivara uusim versioon ja ekstraktige see oma arvutisse.
3. Minge varem ekstraheeritud kausta MultiWii, seejärel avage MultiWii.ino, kes laseb Arduino välja.
4. Minge Arduino faili config.h, eemaldage // #define QUADX ees multikopteri konfiguratsioonitüübi seadistamiseks ja #define CRIUS_SE_v2_0 ees, et valida tahvli tüüp.
5. Seejärel minge menüüsse Tööriistad -> Tahvel -> ja valige Arduino Pro või Pro Mini ning veenduge, et menüüs Tööriistad -> Protsessor -> oleks valitud ATMmega328P (5V, 16MHz).
6. Viimane konfiguratsioon, mille peame enne tahvlile üleslaadimist tegema, on minna menüüsse Tööriistad -> Port -> valida oma MultiWii port (meie jaoks COM3).
7. Klõpsake nuppu Kinnita ja seejärel üleslaadimist.
8. Kuna kood laaditakse üles Crius MultiWii SE v2.6 -le, peaksite nägema, et tuled vilguvad nii kontrolleriplaadil kui ka FTDI -plaadil.

Kalibreerige lennujuhtimispuldi andurid:

1. Minge kausta MultiWiiConf, mis asub nende veebisaidilt varem alla laaditud kaustas MultiWii.
2. Seejärel minge kausta -> application.windows32 -> topeltklõpsake rakendust MultiWiiConf. (Pange tähele, et isegi kui mul oleks Windowsi 64 -bitine, tundub ainult 32 -bitine rakendus töötavat).
3. Peate valima pordi, millega teie lennujuht on ühendatud (antud juhul COM3).
4. Klõpsake nuppu Loe.
5. Klõpsake nuppu Start.
6. Asetage oma laud lauale ja klõpsake seejärel nuppu Calib_acc.
7. Klõpsake nuppu Calib_mag ja seejärel peate oma tahvlit 30 sekundi jooksul nii kiiresti kui võimalik pöörama igas suunas. Te peaksite nägema naelu kogu graafikul.

Selle testimiseks:

Pöörake oma tahvlit väljakul, veeremis- ja pööramisteljel ning vaadake, kas andurid, mida tarkvara näitab, on mõttekas

Saatja (kaugjuhtimispult) seadistamine:

Esiteks saate kuvamismenüüs kontrollida, milline pulk millist kanalit juhib:

1. Enne kontrolleri käivitamist veenduge, et kõik lülitid on üleval ja gaasihoob (vasakpoolne) on all.
2. Käivitage kontroller.
3. Hoidke nuppu OK all.
4. Minge seadistusse, seejärel kuvale.
5. Saate pulgakesi liigutada, et näha, milline kanal reageerib.

Enne kaugemale minekut valige mudel ja nimi:

1. Avage Süsteem-> Mudelivalik -> valige mudel.
2. Avage Süsteem -> Mudeli nimi. Ja pange sellele nimi. Muudatuste salvestamiseks hoidke tühistamist.
3. Avage Süsteem-> Tüüp vali ja seadke see lennukiks või purilennukiks, isegi kui see on kvadrotor.
4. Määrake trimmimine alamrežiimi menüüs. Kui pulgad on neutraalasendis, peavad kanalid (vt menüü Kuva) olema 0% nihkumise, kaldenurga ja veeremise korral.
5. Seadete salvestamiseks hoidke tühistamist.

Järgmisena saate määrata tõrkekindluse seaded:

See tagab, et kui droon läheb kontrollerist kaugele ja kaotab signaali, lähevad kõik juhtnupud neutraalasendisse. Selleks peame seadistama kanali 1, 2 ja 4 väärtuseks 0% ning aktiveerima nendel tõrkekindluse menüü Failsafe Menu kaudu. Samuti peame aktiveerima gaasipedaali tõrkekindluse ja seadma selle 100%-le.

Saate kasutada ka teisi kontrolleri lüliteid, aktiveerides need menüüs System-> Aux. lülitid.

Selle jaotise kohta leiate lisateavet meie veebisaidilt.

6. toiming: otseülekanne

Raspberry Pi on arvuti ja see, mida saate lendava arvutiga teha, piirab ainult teie kujutlusvõimet.

Otseülekandeks tehke järgmist

1. Luba PiCamera. Selleks käivitage Pi ja ühendage sellega hiir ja monitor. Klõpsake vasakus ülanurgas rasbia logo, avage eelistused, seejärel Raspberry Pi Configuration ja seejärel vahekaardil liidesed make sur Camera on lubatud. Seejärel klõpsake nuppu OK.
2. Laadige alla skript (koodi allikas: juhuslikud nohikute õpetused) ja pange see oma kodukataloogi.
3. Käivitage skript, tippides terminalis '' python3 rpi_camera_surveillance_system.py ''.

Kui skript töötab, pääsete juurde oma videovoo veebiserverile aadressil: https://: 8000. Asendage oma Raspberry Pi IP -aadressiga, minu puhul

Kui te ei tea oma Pi IP -aadressi, saate selle teada, kui sisestate aadressi andvasse terminali ifconfig.

Otseülekandele pääsete juurde mis tahes seadme kaudu, mis on ühendatud Raspberry Pi -ga samasse võrku. Peate lihtsalt brauseri avama.

Selle programmi saate käivitada ka nutitelefonist. Peate lihtsalt installima rakenduse Terminus (kui teil on IPhone).

Oja käivitamiseks otse, kui Pi on sisse lülitatud (nii et kui teie droon on sisse lülitatud), tippige terminalis:

sudo nano /home/pi/.bashrc

Seejärel minge viimasele reale ja lisage:

kaja Käivitamine alglaadimisel

sudo python3/home/pi/rpi_camera_surveillance_system.py

sudo taaskäivitamine

Salvestage fail, vajutades Ctrl+X, seejärel tippige Y ja klõpsake sisestusklahvi.

Õnnitleme! Otseülekanne on nüüd seadistatud! Saate seda kasutada naabrite nuhkimiseks või FPV võidusõiduks!

7. samm: PID -häälestamise kunst

Olete oma esimeseks lennuks valmis. Esimene asi, mida peaksite tegema, on proovida oma drooni ilma propellerita, et näha, kas kõik reageerib hästi.

Seejärel saate lisada oma propellerid ja alustada väga aeglaselt gaasi suurendamiseks, et näha, kas saate startida.

Teie droon võngub tõenäoliselt aeglaselt, vibreerib või mootorid vilistavad. See tähendab, et peate seadistama oma PID -seaded!

See osa võtab aega, kui soovite väga stabiilset drooni, mis reageerib hästi teie käskudele. PID -seade on subjektiivne, nii et teie otsustada, kuidas soovite drooni lennata. Siin on protseduur:

1. Alustage madala I astmega tõusul (0,01) ja suurendage P, kuni näete kõrgsageduslikke võnkumisi ja vähendage see tagasi viimase väärtuseni.
2. Seejärel suurendage pigi ja rulli I -d 0,01 sammu võrra, kuni näete jälle vibratsiooni või tunnete, et teie droon on jäik ja ei reageeri. Tavaliselt võib seade I aidata teid, kui teil tekivad kõrguse langused ja triivimine. See tasakaalustab teie süsteemi (drooni) häireid.
3. Langetage P, kui nägite kõrgsageduslikke võnkumisi.
4. Vähendage oma D -d, kui teie droon tundub liiga niisutatud (reageerimiseks madal).

Lülitamistelje puhul saate selle tavaliselt vaikimisi jätta, kuid kui tunnete, et teie droon liigub pöördeteljel, saate I -d suurendada.

8. samm: jälgige mind

Autonoomne droon on fantastiline, see võib lennata ja liikuda, ilma et peaksite selle pärast muretsema.

Selles õpetuses tehtud droonil on võimalus seda teha, töödeldes andmeid, mida tema andurid koguvad.

Sellise funktsiooni nagu isikute jälgimine rakendamiseks peate tegema järgmist.

1. Kasutage drooni kaamerat, et aidata tal oma keskkonda tähele panna.
2. Keskkonna analüüsimiseks kasutage kunstliku nägemise algoritmi.
3. Planeerige drooni trajektoor.
4. Käskida suunda, mida droonile järgida.

Täpsemalt võib Pi -kaamera pakkuda Raspberry Pi -le, kes on arvuti, millel on piisavalt jõudu mõne kunstliku nägemise algoritmi käitamiseks, otseülekannet.

Need algoritmid suudavad pildil oleva inimese tuvastada ja selle isiku positsiooni analüüsida. Haari kaskaadialgoritm või sügavad närvivõrgud võivad olla selleks kasulikud algoritmid.

Seetõttu, teades jälgitava isiku positsiooni, saate planeerida, kuidas mootorid liiguvad ja millist suunda võtta, sõltuvalt jälgitava objekti asukohast kaadris. Näiteks kui jälgitav on Pi -kaamera poolt võetud kaadrist paremal, käsib algoritm droonile paremale pöörata.

Lõpuks, kui drooni järgimise suund on valitud, peab Raspberry Pi saatma Multiwii -le käsu, mis lubab droonil selles suunas liikuda. Selleks on MSP (Multiwii jadaprotokoll) kasulik arvuti (Pi) ja lennujuhi vaheliseks suhtlemiseks.

Siit leiate lisatud viisi selle kodeerimiseks.

Meie veebisaidil on näidatud jõulisemat meetodit, mis kasutab inimeste tuvastamiseks tensorflow ja sügavaid närvivõrke.

Võite ette kujutada ka palju muid viise oma autonoomse drooni täiustamiseks, näiteks panna teda pildistama iga kord, kui ta puu või looma näeb. Objektide vältimine on võimalik ka siis, kui olete lihtsalt seadistanud drooni oma võistluse peatama, kui ta on objektist lähemal kui määratud kaugus.

Samuti saate veebisaidilt õppida, kuidas ühendada LED Pi -ga ja lülitada see sisse, kui droon tuvastab kellegi, keda jälgida!

Samm: head lendamist

Käivitage droon ja nautige lendu.

Kui soovite minna kaugemale ja rakendada oma droonil inimeste jälgimist, võite selle kohta meie veebisaidilt tutvuda.

Täname teid selle õpetuse ettevalmistamise eest!