Məni izləyin - Raspberry Pi Smart Drone Bələdçisi: 9 addım

2025 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2025-01-23 12:54

Həmişə A-Z-dən bir pilotsuz təyyarə necə edəcəyinizi düşünürsünüzmü?

Bu təlimat, hissələri satın alaraq hava robotunuzu ilk uçuşunda sınamağa qədər addım-addım 450 mm-lik bir kvadrokopterin necə ediləcəyini göstərir.

Əlavə olaraq, bir Raspberry Pi və PiCamera ilə cihazınızda canlı bir video yayımlaya və pilotsuz təyyarənizi ilk şəxs görünüşündə idarə edə bilərsiniz! Raspberry Pi, pilotsuz təyyarənizi daha da təkmilləşdirmək və insan izləmə, maneələrdən qaçmaq və hava stansiyası kimi xüsusiyyətlər əlavə etmək imkanı təqdim edir. Bu təlimat, pilotsuz təyyarənizin sizi necə təqib etməsini göstərəcək.

Raspberry Pi -nin üstünlüyü əsasən dronun "ağıllı" olmasını tələb edən xüsusiyyətlər üçün bəzi süni görmə alqoritmlərini işlədə bilməsidir.

Bu təlimatda, öyrənəcəksiniz:

• Hansı alətlər/hissələr almaq lazımdır
• Çərçivədəki bütün hissələri necə düzəltmək olar
• Mühərrik sistemi ilə əlaqələri necə qurmaq olar
• Mikro nəzarətçini necə konfiqurasiya etmək olar
• Alıcını ötürücüyə necə bağlamaq olar
• Drone tərəfindən çəkilmiş videonu telefonunuzda necə yayımlamaq olar
• Daha yaxşı nəzarət üçün PID -ni necə tənzimləmək olar
• Şəxsi izləməni necə tətbiq etmək olar

Həmçinin pilotsuz uçan aparat qırmızı bir LED -ə malikdir, dron kimisə axtardıqda yanır və kimsə aşkar edildikdə və pilotsuz təyyarə onu izləyəndə yaşıl LED -ə malikdir. Batareyanı Raspberry Pi -nin SD kartına bağlamadan əvvəl Pi -ni söndürmək üçün bir düymə də pozulmur.

Bu təlimat, fərdiləşdirilə bilən ağıllı bir pilotsuz təyyarənin necə qurulacağına dair əsasları təyin etməyi hədəfləyir, buna görə də tam bir başlanğıcsınızsa, doğru yerə gəldiniz!

Addım 1: Baxış

Bir quadcopter qurmaq üçün hər birinə bir motora bağlı olan 4 mühərrik və 4 ESC (Elektron Sürət Nəzarətçisi) lazımdır. Batareyadan alınan enerjini 4 ESC -ə paylamaq üçün bir güc paylama lövhəsi istifadə olunur.

ESC, uçuş nəzarətçisindən (burada MultiWii lövhəsi) əmri alır və motora ötürür.

Bu uçuş nəzarət cihazında bir giroskop, akselerometr və barometr var. Buna bir Bluetooth modulu və GPS əlavə edə bilərsiniz.

Raspberry Pi ilə uçuş nəzarətçisi arasındakı əlaqəni qurmaq üçün FTDI adapterindən istifadə edirik. Beləliklə, Pi -dən nəzarətçiyə əmr göndərə bilərik. Ayrıca, PID kalibrini etmək və uçuş nəzarətçisinə Mulltiwii firmware yükləmək üçün FTDI çox faydalı olacaq.

Nəhayət, alıcılara əmrlər göndərən və uçuş nəzarətçisinə göndərən uzaqdan idarəetmə vasitəsi ilə dronu uzaqdan idarə edirik.

Raspberry Pi, məsələn, telefon kimi bir cihazdan hər hansı bir brauzerdə baxıla bilən bir axın təmin edir. Bu şəkildə Pi Kameranın havada gördüklərini görə bilərik.

Addım 2: Parçaların toplanması

Bu təlimatı uğurla başa çatdırmaq üçün aşağıdakı hissələr tələb olunur:

1) Çərçivə: 4 oxlu 450 F Çərçivə

2) Verici və alıcı: Flysky FS-i6X

3) Raspberry Pi: Raspberry Pi 3 Model B Anakart

4) Kamera: PiCamera

5) Mikro nəzarətçi: Crius MultiWii SEV2.6

6) FTDI: FTDI USB -dən TTL /FT232 Konverterinə

7) Kiçik tellər: Elegoo 120pcs Çox rəngli Dupont Tel

8) Mühərriklər (x4): Liobaba 1100KV 2-4S Fırçasız Motor

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

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

11) Bağlayıcılar: Qızıl Platted konnektorlar 3.5mm (x4) və Artrinck XT-60 60A/100A Kişi Qadın

12) Pervaneler (x3): FidgetGear 10x4.5 Pervane (Mavi)

13) Uçuş nəzarətçisinin montaj yastığı: Uçuş Nəzarətçisinin Montaj Yastığı

14) Bəzi qızdırıcı -büzülən qabıqlar: Büzülən boru - SODİAL

15) Tellər: 16GA tel

16) Lehimləmə dəmiri: Holife Lehimləmə Dəmiri Kiti, 60W 110V Ayarlanabilir Temperaturla İdarə Edilən Qaynaq Aləti

İsteğe bağlı

• Bir səs -küy: 2S -dən 8S -ə qədər LiPO Batareyaları üçün Venom Aşağı Gərginlikli Monitor
• Pi və uçuş nəzarətçisi üçün bir dəstək/raf: Raspberry Pi üçün qutu saxlama qutusu
• Lehimləmə təcrübənizi təkmilləşdirin: Elenco Köməkçi Əllər və 60-40 Qalay Qurğuşunlu Rosin Özü Lehim

Bütün bu hissələrin TOPLAM dəyəri 450.71 CAN $ olmalıdır.

Addım 3: Çərçivədə hissələrin lehimlənməsi və bərkidilməsi

İki hissənin lehimlənməsi lazımdır:

1. ESC -lər (ekstremitələrdə bağlayıcı ilə gəlmirlər)
2. Güc paylama lövhəsi (bizim vəziyyətimizdə çərçivəyə birləşdirilmişdir)

Dağıtım lövhəsinə əlavə etdiyiniz tellərdəki qadın tx konnektorlarını, ESC -lərin paylama lövhəsinin yan tellərindəki kişi tx konnektorlarını və ESC -lərin yan tellərində qızıl 3,5 mm konnektorlarını istifadə edin. İzolyasiya etmək üçün istiliyədavamlı qabığı əlavə etməyi unutmayın (heç bir çılpaq tel görmək istəmirik).

Lehimləmə üçün məsləhətlər:

• Orta ölçülü düz dəmir ucu (lehim dəstinizdə verilir) istifadə edin və lehimləmə dəmirini 400 dərəcəyə qədər qızdırın.
• Lehim telinin ucunu tez -tez su süngəri ilə təmizləyin.
• Əvvəlcə birləşdirmək istədiyiniz iki səthdə bir az lehim əridin, sonra onları bir -birinə yapışdırın və daha çox lehim əlavə edin.

Hər şeyi necə lehimləmək barədə daha ətraflı məlumat üçün veb saytımıza baxmaqdan çəkinməyin.

Parçaları çərçivəyə düzəldin:

1. Hər qolun ucundakı mühərrikləri düzəltmək üçün iki vida istifadə edin.
2. Çərçivədəki elektronik dəstəyini qoz -fındıq və boltlarla düzəldin.
3. Pi -ni qoz -fındıq və boltlarla dəstəyə sabitləyin.
4. Dəstəyin üstünə bir neçə montaj yastığı yapışdırın (titrəmələri udmaq üçün) və onu Multiwii -yə yapışdırın ki, çərçivənin tam ortasında və ox eyni rəngli iki qolun arasında olsun.
5. Alıcını bir az cırtdanla dəstəyə yapışdırın.
6. Qol bağlayan hər qolunuza ESC qoyun.
7. Batareyanı çərçivənin alt səviyyəsinə bağlamaq üçün kəmərlərdən istifadə edin.
8. Pervaneleri qazın və motorla birlikdə gələn xüsusi boltun köməyi ilə mühərriklərə qoyun

Addım 4: Bağlantılar

Alıcı üçün:

• MultiWii üzərindəki qaz kelepçelerini alıcıdakı kanal 3 -ə bağlayın.
• Roll pinlərini alıcıdakı 1 -ci kanala bağlayın.
• Pitch pinlərini 2 -ci kanala bağlayın.
• Yaw pinlərini 4 -cü kanala bağlayın.
• Köməkçi 1 -i 5 -ci kanala qoşun.

ESC -lər üçün:

Multiwii -nin irəli baxdığı və Multiwii -nin alt pinindəki ESC -nin əmr konnektorunun qara teli ilə;

• Sol üst ESC-ni D3-ə qoşun.
• Sağ üst ESC-ni D10-a qoşun.
• Sağ altdakı ESC-ni D9-a qoşun.
• Sol alt ESC-ni D11-ə qoşun.

Pi üçün:

• PiCameranı qoşun.
• FTDI-ni mini-USB/USB adapterinə qoşun və Pi-yə qoşun, həmçinin FTDI pinlərini MultiWii-nin FTDI pinlərinə qoşun.
• MultiWii -nin a və + pinini 5V -ə və Pi -nin torpaq GPIO pinlərinə qoşun.

Motorlar üçün

Varsayılan olaraq, mühərriklər saat yönünün əksinə (CCW) istiqamətdə fırlanır. Beləliklə, yuxarı sol və aşağı sağ mühərriklər üçün ESC (qara ilə qırmızı və qırmızı ilə qara) arasındakı tel əlaqəsini çevirmək lazımdır, buna görə saat yönlü bir istiqamətə (CW) sahib olacaqsınız.

Addım 5: Hamısını konfiqurasiya edin

Aşağıdakı addımlar üçün pervanelerinizi çıxarın.

ESC -lərin proqramlaşdırılması:

Elektron sürət tənzimləyicisi mühərriki idarə edir və buna görə də bir çox variant mövcuddur və istədiyiniz kimi davranması üçün ESC -ni fərdiləşdirmək sizin ixtiyarınızdadır.

Alıcıya qoşulmuş bütün telləri çıxarın.

Hər ESC üçün:

1. Gücə yalnız bir ESC qoşun (vəziyyətimizdə paylama lövhəsinə) və batareyanın ayrıldığından əmin olun.
2. ESC pinlərini alıcının qaz kanalına qoyun (bizim halda kanal 3).
3. Vericinizi işə salın.
4. Qazı ötürücünüzün maksimum mövqeyinə qoyun.
5. Batareyanı bağlayaraq paylama lövhəsini gücləndirin. Bəzi timsah kliplərindən istifadə edə və birbaşa batareyanı ESC -ə qoşa bilərsiniz.
6. Bəzi səs siqnallarından sonra 4 bipli bir musiqi tonu eşitməlisiniz. Bu ilk musiqidən sonra qazı ötürücünüzdə minimum yerə qoyun.
7. Bir səs siqnalı ilə UBEC -dən təsdiq gözləyin.
8. Vericini bağlayın.
9. Gücü ayırın (Li-Po batareyasını ayırın)

Test etmək üçün:

1. Minimum qaz mövqeyi ilə ötürücünü işə salın.
2. Batareyanı qoşun.
3. Qazı tədricən maksimum gücə qədər artırın. Qazı artıranda motor daha sürətli fırlanmalıdır.

Uçuş idarəetmə lövhəsinin qurulması:

Bu addım üçün FTDI -nin USB kabelini Pi üzərindən çıxarıb kompüterinizə qoya bilərsiniz, bu lövhəni proqramlaşdırmaq üçün daha əlverişlidir.

1. Veb sayt vasitəsilə Arduino proqram təminatını kompüterinizə yükləyin.
2. Multiwii firmware -in son versiyasını yükləyin və kompüterinizə çıxarın.
3. Daha əvvəl çıxarılan MultiWii qovluğuna gedin, sonra Arduino -nu çalacaq MultiWii.inonu açın.
4. Arduino -dakı config.h faylına gedin, multikopterinizin konfiqurasiya növünü qurmaq üçün #define QUADX -in qarşısındakı // silin və lövhənin növünü seçmək üçün #define CRIUS_SE_v2_0 -ın önünə keçin.
5. Sonra Tools -> Board -> bölməsinə daxil olun və Arduino Pro və ya Pro Mini seçin və Tools -> Processor -> bölməsində ATMmega328P (5V, 16MHz) seçildiyinə əmin olun.
6. Lövhəyə yükləməzdən əvvəl etməli olduğumuz son konfiqurasiya, Alətlər -> Liman -> MultiWii (bizim üçün COM3) portunu seçin.
7. Doğrulamaya və sonra yükləməyə vurun.
8. Kod Crius MultiWii SE v2.6 -da yüklənərkən həm nəzarətçi lövhəsində, həm də FTDI lövhəsində işıqların yanıb -sönməsini görməlisiniz.

Uçuş idarəetmə lövhəsindəki sensorları kalibr edin:

1. Veb saytından əvvəl yüklənmiş MultiWii qovluğunda mövcud olan MultiWiiConf qovluğuna gedin.
2. Sonra gedin -> application.windows32 qovluğu -> MultiWiiConf tətbiqini iki dəfə vurun. (Diqqət yetirin ki, Windows 64 bit olsa belə, yalnız 32 bitlik proqram işləyir).
3. Uçuş nəzarətçinizin bağlı olduğu portu seçməlisiniz (bu halda COM3).
4. Oxu düyməsini basın.
5. Başlat düyməsini basın.
6. Lövhənizi masanın üstünə qoyun və sonra Calib_acc düyməsini basın.
7. Calib_mag düyməsini basın və sonra 30 saniyə ərzində lövhənizi mümkün qədər sürətli bir şəkildə çevirməlisiniz. Qrafikin hər tərəfində sıçrayışlar görməlisiniz.

Test etmək üçün:

Lövhənizi meydanda döndərin, yuvarlayın və yaw oxuna baxın və sensorların proqramda göstərdiklərinin məntiqli olub olmadığını görün

Vericinin qurulması (uzaqdan idarəetmə):

Əvvəlcə Ekran çubuğunda hansı çubuğun hansı kanalı idarə etdiyini yoxlaya bilərsiniz:

1. Nəzarətçini işə salmadan əvvəl, bütün açarların yuxarı və qaz çubuğunun (sol çubuq) aşağı olduğuna əmin olun.
2. Nəzarətçini işə salın.
3. Ok düyməsini basıb saxlayın.
4. "Quraşdırma" ya, sonra "Ekran" a gedin.
5. Hansı kanalın reaksiya verdiyini görmək üçün çubuqlarınızı hərəkət etdirə bilərsiniz.

Daha irəli getməzdən əvvəl bir model və ad seçin:

1. Sistem -> Model seçin -> bir model seçin.
2. Sistemə keçin -> Model adı. Və ona bir ad verin. Dəyişikliklərinizi saxlamaq üçün ləğv etməyi gözləyin.
3. Sistemə girin-> Seçin yazın və quadrirotor olsa belə bir təyyarə və ya planer olaraq təyin edin.
4. Subtrim Menyusunda trim qurun. Çubuqlar neytral vəziyyətdə olduqda, yaw, pitch və roll üçün kanalların (Ekran Menüsünə baxın) 0% olması lazımdır.
5. Ayarlarınızı saxlamaq üçün ləğv etməyi gözləyin.

Sonra, Failsafe parametrlərini təyin edək:

Bu, pilotsuz uçan idarəedicidən uzaqlaşdıqda və siqnalı itirəndə bütün idarəetmələrin neytral mövqeyə keçməsini təmin edir. Bunu etmək üçün 1, 2 və 4 -cü kanalları 0% -ə təyin etməliyik və Failsafe Menu vasitəsilə onlarda failsafe aktiv etməliyik. Ayrıca, qazdakı failsafe -ni aktivləşdirməliyik və 100%-ə təyin etməliyik.

Nəzarətçinizdəki digər açarları System-> Aux-da aktivləşdirərək də istifadə edə bilərsiniz. açarlar.

Veb saytımızda bu bölmə haqqında daha ətraflı məlumat əldə edə bilərsiniz.

Addım 6: Canlı Yayım

Raspberry Pi bir kompüterdir və uçan bir kompüterlə edə biləcəyiniz şey yalnız təsəvvürünüzü məhdudlaşdırır.

Canlı yayım üçün:

1. PiCameranı aktiv edin. Bunu etmək üçün Pi -ni işə salın və ona bir siçan və monitor bağlayın. Sol üstdəki rasbian loqosunu vurun, seçimlərə keçin, sonra Raspberry Pi Konfiqurasiyası və sonra interfeyslər sekmesinde sur Camera'nın aktiv olaraq yoxlanıldığını yoxlayın. Sonra OK düyməsini basın.
2. Ssenarini yükləyin (kodun mənbəyi: təsadüfi nerd dərsləri) və ev qovluğunuza qoyun.
3. Terminalda '' python3 rpi_camera_surveillance_system.py '' yazaraq skript işləyin.

Skript işlədikdən sonra video axını veb serverinizə daxil ola bilərsiniz: https://: 8000. Öz Raspberry Pi IP ünvanınızı dəyişdirin, mənim vəziyyətimdə

Pi IP ünvanınızı bilmirsinizsə, ünvanı verən terminalda ifconfig yazaraq öyrənə bilərsiniz.

Raspberry Pi ilə eyni şəbəkəyə qoşulmuş hər hansı bir cihaz vasitəsilə canlı yayıma daxil ola bilərsiniz. Yalnız brauzeri açmalısınız.

Bu proqramı smartfonunuzdan da işə sala bilərsiniz. Yalnız Terminus tətbiqini yükləməlisiniz (IPhone varsa).

Pi işə salındıqda (dronunuz açıldıqda) birbaşa axını başlamaq üçün terminala yazın:

sudo nano /home/pi/.bashrc

Sonra son sətrə gedin və əlavə edin:

echo Boot -da çalışır

sudo python3/home/pi/rpi_camera_surveillance_system.py

sudo yenidən başladın

Ctrl+X düymələrini basaraq faylınızı qeyd edin, sonra Y yazın və Enter düyməsini basın.

Təbrik edirik, canlı yayım artıq qurulub! Qonşularınıza casusluq etmək və ya bəzi FPV yarışları etmək üçün istifadə edə bilərsiniz!

Addım 7: PID Ayarlama Sənəti

İlk uçuşunuza hazırsınız. Etməli olduğunuz ilk şey, hər şeyin yaxşı cavab verdiyini görmək üçün heç bir pervanesiz dronunuzu sınamaqdır.

Sonra, pervanelerinizi əlavə edə bilərsiniz və havanı qaldıra biləcəyinizi görmək üçün qazı artırmaq üçün çox yavaş başlaya bilərsiniz.

Dronunuz ehtimal ki, yavaş -yavaş salınır, titrəyir və ya mühərriklər fit çalır. Bu o deməkdir ki, PID parametrlərinizi qurmalısınız!

Komandalarınıza yaxşı cavab verən çox sabit bir pilotsuz uçan aparat istəsəniz bu hissə bir az vaxt aparacaq. PID ayarı subyektivdir, buna görə dronunuzun necə uçmasını istəyiniz sizə bağlıdır. Budur prosedur:

1. Pitch və roll -da aşağı I ilə başlayın (0.01) və yüksək tezlikli salınımları görənə qədər P -ni artırın və son dəyərə endirin.
2. Daha sonra, titrəyişləri görməyinizə və ya pilotsuz təyyarənizin sərt və reaksiya vermədiyini hiss edənə qədər meydançada I -ni 0,01 artımlarla artırın. Hündürlük düşmələri və sürüklənmə ilə qarşılaşsanız, adətən I ayarı sizə kömək edə bilər. Sisteminizdəki (dron) narahatlıqları dəf edir.
3. Yüksək tezlikli salınımlar görsəniz, P -ni aşağı salın.
4. Dronunuz çox nəmli görünsə (cavab vermək üçün aşağı) D -ni azaldın.

Əyilmə oxu üçün ümumiyyətlə onu standart olaraq tərk edə bilərsiniz, ancaq dronunuzun yaw oxunda sürüşdüyünü hiss edirsinizsə, onda I -ni artıra bilərsiniz.

Addım 8: Məni İzləyin Xüsusiyyətini

Avtonom pilotsuz uçan aparat möhtəşəmdir, heç bir narahatlıq keçirmədən uça və hərəkət edə bilər.

Bu təlimatda hazırlanan pilotsuz uçuş aparatı, sensorlarının ələ keçirdiyi məlumatları emal etməklə bunu edə bilər.

Şəxsi izləmə kimi bir xüsusiyyəti tətbiq etmək üçün sizə lazımdır:

1. Ətrafına diqqət yetirməsinə kömək etmək üçün dronun kamerasını istifadə edin.
2. Ətraf mühiti təhlil etmək üçün süni görmə alqoritmindən istifadə edin.
3. Dronun gedişatını planlaşdırın.
4. Pilotsuz uçuş aparatının istiqamətini əmr edin.

Daha dəqiq desək, Pi Kamera, bəzi süni görmə alqoritmlərini işə salmaq üçün kifayət qədər gücü olan bir kompüter olan Raspberry Pi -yə canlı görüntü axını təmin edə bilər.

Bu alqoritmlər şəkildəki bir insanı aşkar edə və bu adamın mövqeyini təhlil edə bilər. Haar kaskad alqoritmi və ya dərin neyron şəbəkələri bunun üçün faydalı alqoritmlər ola bilər.

Buna görə də, təqib ediləcək şəxsin mövqeyini bilməklə, çərçivədəki izlənilən obyektin mövqeyindən asılı olaraq, mühərriklərin necə hərəkət etdiyini və hansı istiqamətə getməyi planlaşdıra bilərsiniz. Məsələn, izləniləcək şəxs Pi Camera tərəfindən çəkilən çərçivənin sağ tərəfindədirsə, dronun alqoritmi sağa dönməyi əmr edir.

Nəhayət, dronun təqib etməli olduğu istiqamət seçildikdən sonra, Raspberry Pi, bu istiqamətə getməsinə icazə vermək üçün Multiwii -yə bir əmr göndərməlidir. Bunun üçün MSP (Multiwii Serial Protocol), kompüteriniz (Pi) ilə uçuş nəzarətçiniz arasında ünsiyyət qurmaq üçün faydalıdır.

Bunu necə kodlaşdıracağınızı burada tapa bilərsiniz.

Şəxsi aşkar etmək üçün tensorflow və dərin sinir şəbəkələrindən istifadə edən daha güclü bir üsul veb saytımızda göstərilmişdir.

Hər bir ağacı və ya heyvanı gördükdə fotoşəkil çəkdirmək kimi muxtar pilotsuz təyyarənizi inkişaf etdirməyin başqa bir çox yolunu da təsəvvür edə bilərsiniz. Obyektdən qaçınmaq, bir obyektdən müəyyən bir məsafədən daha yaxındırsa, dronu yarışını dayandırması üçün təyin etməyinizi də həyata keçirmək mümkündür.

Ayrıca, bir LED -in Pi -yə necə bağlanacağını və pilotsuz təyyarənin təqib edəcəyi birini algıladığında yandırmağı veb saytında öyrənə bilərsiniz!

Addım 9: Xoşbəxt Uçuş

Dronunuzu işə salın və uçuşunuzdan zövq alın.

Daha da irəli getmək və pilotsuz təyyarənizdə insan izləməsini həyata keçirmək istəyirsinizsə, bu barədə bir dərs üçün veb saytımıza müraciət edə bilərsiniz.

Bu təlimatı hazırladığınız üçün təşəkkür edirik!