Itseohjaavan veneen rakentaminen (ArduPilot Rover): 10 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Fusion 360 -projektit »

Tiedätkö mikä on siistiä? Miehittämättömät itseajoneuvot. Ne ovat itse asiassa niin siistejä, että me (ylioppilaskollegani ja minä) aloimme rakentaa sellaisen itse vuonna 2018. Siksi myös lähdin tänä vuonna lopettamaan sen vihdoin vapaa -ajallani.

Tässä Instructable-ohjelmassa haluan jakaa tämän projektin kanssasi ja saada sinut rakentamaan oman itse ajavan ajoneuvosi. Tein myös pienen YouTube -videon, joka naarmuttaa projektin pintaa ja antaa sinulle nopean katsauksen kaikista matkan aikana sattuneista onnettomuuksista. Tämä Instructable on vastaava opas, joka selittää, miten tämä asia todella toimii.

Kenelle tämä opas on tarkoitettu ja miten se luetaan

Tällä Instructable -ohjelmalla on itse asiassa kaksi tarkoitusta. Ensinnäkin haluan jakaa rakentamani ja oppimani ja saada teidät kiinnostumaan itse ajavien ajoneuvojen rakentamisesta. Toissijainen tarkoitus on dokumentoida projekti ja suurin osa sen yksityiskohdista, jotta vanha yliopistoni seuraava opiskelijaryhmä, joka ottaa projektin vastaan, tietää mitä tapahtuu.

Jos olet täällä vain huvin vuoksi, voit jättää huomiotta yksityiskohdat, kuten parametriluettelot ja tarkat kytkentäkaaviot. Yritän pitää vaiheet hyvin yleisinä alussa, jotta niitä voidaan soveltaa mihin tahansa ArduPilot RC -veneeseen ja laittaa yksityiskohdat loppuun.

Projekti valmistui kahdessa osassa ja Instructable noudattaa samaa rakennetta. Aion puhua ensimmäisestä osasta "lihaksina", koska se sisältää kaiken tehoelektroniikan ja veneiden rungon. Sitten menen "aivojen" yli, joka on pieni laatikko veneen päällä, joka sisältää pääohjaimen ja kaikki vastaanottimen lähettimen tavarat.

Kenterprisen alkuperä

Selvä, tässä on tämän projektin tausta, jos et ole kuullut sitä videosta. Tämä projekti alkoi vuonna 2018, kun olin vielä yliopistossa. Olimme neljännen lukukauden lopussa menossa viidenteen. Yliopistossamme voit tehdä ryhmäprojektin noin 6 kuukauden ajan. Voit joko valita valmisteltujen projektien luettelosta (hyvä mahdollisuus hyvään arvosanaan) tai aloittaa oman projektisi (tietääkseni kukaan ei ole koskaan tehnyt tätä aiemmin). Saat myös 12 opintopistettä tästä projektista, mikä tekee siitä yhtä arvokkaan kuin kandidaattityö. Tällä tavalla epäonnistuminen voi todella vaikuttaa kokonaisarvosanaasi.

Päätin tietysti aloittaa projektin tyhjästä ja löysin neljä köyhää sielua seuraamaan minua tällä matkalla ryhmäprojektin roskakoriin. Aloitimme vähintään vaaditulla 5 hengen tiimillä, mutta kaksi meistä lähti myöhemmin. Meille annettiin myös 1500 €, MUTTA emme saaneet käyttää sitä mihinkään niistä ihanista kiinalaisista verkkokaupoista, joissa on aina uusin ja paras elektroniikka. Sen sijaan olimme sidoksissa vanhoihin hyviin saksalaisiin elektroniikkatoimittajiin. Spoileri: Tällä tavalla on mahdotonta saada itse ajavia veneen osia.

Alkuperäinen idea

Kun ajattelimme ideaa projektille, ajattelimme tehdä jotain droneihin liittyvää, koska dronit ovat vain siistein asia koskaan. Kuitenkin normaalit lentävät dronit ovat jo asia ja halusimme rakentaa jotain uutta. Joten päätimme rakentaa drone -veneen. Saimme tämän idean läheisen järven takia.

Järven pinta -ala on 12 km^2 ja se on enimmäkseen vain 1,5 metriä syvä. Tämä tarkoittaa, että se lämpenee kesäkuukausina, mutta siinä on myös vähemmän vettä. Tiedät, mikä elämänmuoto rakastaa lämpimiä vesiä: sinilevät, joita Saksassa kutsutaan myös sinileväiksi. Oikeissa olosuhteissa nämä asiat voivat lisääntyä nopeasti ja kattaa suuria alueita samalla kun ne tuottavat myrkkyjä, jotka voivat vahingoittaa ihmisiä ja eläimiä. Veneen tarkoituksena oli lakaista säännöllisesti järven pinta ja mitata leväpitoisuus. Sitten kerätyt tiedot voidaan tulostaa lämpökartalle, jotta voidaan ymmärtää, missä olosuhteissa algeat alkavat kerääntyä, ja myös antaa reaaliaikaisia varoituksia paikallisille ja matkailijoille.

Toinen spoileri: Emme koskaan voineet rakentaa sinilevämittarimittauslaitteistoa ja asentaa sitä veneeseen, koska tällaiset kokoonpanot ovat kalliita ja ne on yleensä sijoitettu 1mx1mx2m telineeseen laivalla, mikä on epäkäytännöllinen koko 1m pituudelta vene. Uusi painopiste on luoda automaattisesti ja halvalla syvyyskarttoja järvestä, jotta paikallinen biologi voi nähdä, kuinka järven pohja muuttuu ajan myötä. Tällä hetkellä skannaus on erittäin kallista tarvittavan käsityön vuoksi.

Alaspiraali

Takaisin tarinaan. Kahden ensimmäisen taustatiedon keräämisen ja suunnittelun kuukauden aikana mietimme, mitä tällainen vene tarvitsisi: rungon, sähköisen voimansiirron, itsekulkuominaisuudet, internetin hallittavuuden,…. Silloin päätin, että meidän pitäisi rakentaa lähes kaikki itse keskittyen itsenäiseen ajamiseen. Tämä oli huono idea, idea, joka oli melko tuomittu epäonnistumaan ja arvaamaan mitä se teki? Täsmälleen 6 kuukautta myöhemmin olimme kaadaneet aikamme ja hikimme valtavaan RC -veneeseen, Kenterpriseen (Infographic kuvassa 4). Matkalla kamppailimme rajoitetulla rahalla, käytettävissä olevalla elektroniikalla ja huonolla tiiminhallinnalla, joista otan suurimman osan vastuusta.

Joten siellä se oli, Kenterprise, itsenäinen mittauslaite, joka ei ollut itsenäinen eikä mitannut mitään. Ei paljon menestystä, kuten näet. Grillattiin viimeisen esityksen aikana. Onneksi professorimme tunnustaa kuullut työmme ja antoi meille silti ok arvosanan, huonommin kuin mikään muu projektiryhmä viime vuosina, mutta ok.

Vuoden 2020 päivitys

Haluaisin kutsua tätä opiskelijaprojektia absoluuttiseksi roska -tulipaloksi, mutta kuten vanha sanonta kuuluu: "roskakorin tulipalon arvet tekevät sinusta vahvemman". Tämä kokemus todella auttoi minua skaalaamaan tavoitteeni asianmukaisesti ja pysymään keskittyneenä kaikkiin seuraaviin projekteihini. Pidän edelleenkin ajatuksesta miehittämättömästä ajoneuvosta, joka voi auttaa biologia tekemään järvitutkimuksia, ja yleisestä vetovoimasta rakentaa itse ajava vene. Siksi nyt, vuotta myöhemmin, halusin lopettaa sen käyttämällä äskettäin hankittua FPV -drone -osaamistani, kaunista avoimen lähdekoodin projektia ArduPilot ja halpojen elektroniikka -sivustojen voimaa.

Tavoitteena ei ollut tehdä siitä täysimittainen mittausvene, vaan saada kaikki järjestelmät käyttöön ja asentaa automaattiohjaus. Sen ei tarvitse olla täydellinen. Halusin vain nähdä tämän veneen ajavan itseään todisteena konseptista.

Aion sitten toimittaa itsenäisen WORKING -veneen yliopistolle tulevia hankkeita varten, kuten merenpohjan kartoittamista varten. Muuten, en ollut yksin. Ystäväni Ammar, joka oli myös projektiryhmässä vuonna 2018, auttoi minua testaamaan venettä.

Ilman lisäpuhetta päästään asiaan

Vaihe 1: Lihakset: runko

Runko on veneen suurin osa. Ei vain sen valtavien mittojen (100 cm*80 cm) takia, vaan myös siksi, että tämän mukautetun rakenteen rakentaminen kesti paljon aikaa. Jos tekisin sen uudelleen, valitsisin ehdottomasti hyllyosat. Hyllyssä oleva RC -vene ei valitettavasti ollut korteissamme, koska näillä veneillä on hyvin rajallinen hyötykuorma. Jotain kuten bodyboard tai surffilauta tai vain pari PVC -putkea rautakaupasta olisi ollut paljon yksinkertaisempi ratkaisu, jota voin vain suositella.

Joka tapauksessa runko alkoi 3D -mallilla Fusion 360: ssä. Tein hyvin yksityiskohtaisen mallin ja kävin läpi useita iteraatioita ennen kuin aloitimme sen rakentamisen. Varmistin, että annoin jokaiselle mallin komponentille sopivat painot ja jopa mallinnin sisustuksen. Tämä antoi minulle mahdollisuuden tietää veneen likimääräinen paino ennen sen rakentamista. Tein myös muutaman kelluvuuden kalibroinnin lisäämällä "vesilinjan", leikkaamalla ajoneuvon sillä ja laskemalla veden alla olevan tilavuuden. Vene on katamaraani, koska tällainen ajoneuvo lupaa paremman vakauden, kuin vene, jossa on yksi runko.

Useiden mallinnustuntien jälkeen aloin herättää veneen henkiin leikkaamalla kahden rungon perusmuodon pois polystyreenilevyistä. Sitten ne leikattiin muotoon, reikiä täytettiin ja hioimme paljon. Kaksi runkoa yhdistävä silta on vain iso puulaatikko.

Peitimme kaiken 3 kerroksella lasikuitua. Tämä vaihe kesti noin 3 viikkoa ja siihen kuului useita manuaalisia hiomapäiviä saadakseen tasaisen sileän pinnan (0/10 ei suosittele). Sen jälkeen maalasimme sen kauniiksi keltaiseksi ja lisäsimme nimen "Kenterprise". Nimi on yhdistelmä saksalaisesta sanasta "kentern", joka tarkoittaa uppoamista, ja Star Trek -avaruusaluksesta "USS Enterprise". Me kaikki ajattelimme, että tämä nimi sopii ehdottomasti luomallemme hirviölle.

Vaihe 2: Lihakset: käyttöjärjestelmä

Veneellä, jossa ei ole moottoreita tai purjeita, on ajopuun palan ajo -ominaisuudet. Siksi meidän täytyi lisätä käyttövoimajärjestelmä tyhjään runkoon.

Haluaisin antaa teille toisen spoilerin: Valitsemamme moottorit ovat liian voimakkaita. Aion kuvata nykyistä ratkaisua ja sen puutteita ja ehdotan myös vaihtoehtoista käyttövoimajärjestelmää.

Nykyinen ratkaisu

Emme tienneet, kuinka paljon venettä tarvittiin, joten hankimme itsellemme kaksi näistä kilpa -veneiden moottoreista. Jokainen näistä on tarkoitettu 1 metrin pituisen RC -kilpa -veneen käyttämiseen, ja vastaava elektroninen nopeudensäädin (ESC) voi tuottaa 90A jatkuvasti (tämä kulutus tyhjentää suuren auton akun tunnissa).

Ne vaativat myös vesijäähdytystä. Yleensä liität vain ESC: n ja moottorin joihinkin letkuihin, asetat tulon veneen etuosaan ja asetat ulostulon potkurin eteen. Näin potkuri vetää järviveden jäähdytysjärjestelmän läpi. Kyseinen järvi ei kuitenkaan ole aina puhdas, ja tämä ratkaisu voi tukkia jäähdytysjärjestelmän ja aiheuttaa moottorivian järvellä ollessa. Siksi päätimme valita sisäisen jäähdytyssilmukan, joka pumppaa veden rungon päällä olevan lämmönvaihtimen läpi (kuva 3).

Tällä hetkellä veneessä on kaksi vesipulloa säiliöinä eikä lämmönvaihdinta. Säiliöt yksinkertaisesti lisäävät lämpömassaa, joten moottoreiden lämpeneminen kestää paljon kauemmin.

Moottorin akseli on liitetty potkuriin kahden nivelen, akselin ja niin sanotun peräputken kautta, joiden tarkoituksena on pitää vesi poissa. Näet tämän kokoonpanon sivukuvan toisessa kuvassa. Moottori on asennettu kulmaan 3D -tulostetulla kiinnikkeellä ja myös rekvisiitta tulostetaan (koska rikkoin vanhat). Olin melko yllättynyt kuullessani, että nämä rekvisiitta kestävät moottorien voimat. Vahvuuden tukemiseksi tein terät 2 mm paksuiksi ja tulostin ne 100% täytteellä. Rekvisiittien suunnittelu ja tulostus on oikeastaan aika hieno mahdollisuus kokeilla erilaisia rekvisiitta ja löytää tehokkain. Liitin rekvisiittieni 3D -mallit.

Mahdollinen vaihtoehto

Testaus osoitti, että vene tarvitsee vain 10-20% kaasukaasusta liikkuakseen hitaasti (nopeudella 1 m/s). Suoraan 100% kaasulle siirtyminen aiheuttaa valtavan virtapiikin, joka poistaa koko veneen kokonaan käytöstä. Myös jäähdytysjärjestelmän vaatimus on melko ärsyttävää.

Parempi ratkaisu voisi olla ns. Potkurit. Potkurissa moottori on kytketty suoraan potkuriin. Koko kokoonpano upotetaan ja jäähdytetään. Tässä on linkki pieneen potkuriin, jossa on vastaava ESC. Tämä voi tarjota maksimivirran 30 A, mikä näyttää sopivammalta koolta. Se todennäköisesti luo pienempiä virtapiikkejä eikä kaasua tarvitse rajoittaa niin paljon.

Vaihe 3: Lihakset: Ohjaus

Käyttövoima on siistiä, mutta myös veneen täytyy kääntyä. On useita tapoja saavuttaa se. Kaksi yleisintä ratkaisua ovat peräsimet ja paine -ero.

Rudders vaikutti ilmeiseltä ratkaisulta, joten menimme siihen. Mallinnin peräsinkokoonpanon Fusionissa ja 3D -tulostin peräsimet, saranat ja servokiinnityksen. Valitsemme servoille kaksi isoa 25 kg: n servoa varmistaaksemme, että suhteellisen suuret peräsin kykenivät kestämään veden vastusta. Sitten servo sijoitettiin rungon sisään ja liitettiin ulkopuoliseen peräsimeen reiän kautta ohuilla johtimilla. Liitin videon peräsimistä toiminnassa. On erittäin miellyttävää seurata tämän mekaanisen kokoonpanon liikettä.

Vaikka peräsimet näyttivät hyviltä, ensimmäiset koeajot paljastivat, että niiden kääntösäde on noin 10 m, mikä on aivan kauheaa. Lisäksi peräsin pyrkii irrottautumaan servoista, jolloin vene ei pysty ohjaamaan. Viimeinen heikko kohta on näiden johtojen reikä. Tämä reikä oli niin lähellä vettä, että peruutus aiheutti sen upotuksen, mikä tulvii rungon sisäpuolen.

Sen sijaan, että yrittäisin korjata näitä ongelmia, poistin peräsimet kaikki yhdessä, suljin reiät ja etsin paine -eroratkaisua. Tasauspyörästössä molemmat moottorit kääntyvät vastakkaiseen suuntaan saadakseen ajoneuvon kääntymään. Koska vene on melkein yhtä leveä kuin lyhyt ja moottorit ovat kaukana keskustasta, tämä mahdollistaa kääntymisen paikalla. Se vaatii vain vähän määritystyötä (ESC: n ja pääohjaimen ohjelmointi). Muista, että differentiaalista työntövoimaa käyttävä vene kulkee ympyröissä, jos jokin moottoreista epäonnistuu. Olen saattanut kokea sen kerran tai kahdesti edellisessä vaiheessa kuvatun nykyisen piikkiongelman vuoksi.

Vaihe 4: Lihakset: Akku

Minusta näyttää siltä, että RC -komponentit, kuten tässä veneessä käytetyt, voivat saada virtansa miltei mistä tahansa, kellon akusta aina ydinvoimalaan. Tämä on tietysti hieman liioittelua, mutta niillä on melko laaja jännitealue. Tätä vaihteluväliä ei ole kirjoitettu datasäiliöihin, ainakaan volteina. Se on piilotettu S-luokitukseen. Tämä luokitus kuvaa kuinka monta paristokennoa sarja voi käsitellä. Useimmissa tapauksissa se viittaa litiumpolymeerikennoihin (LiPo). Niiden jännite on 4,2 V täyteen ladattuna ja noin 3 V jännite tyhjänä.

Veneiden moottorit väittävät pystyvänsä käsittelemään 2s - 6s, mikä tarkoittaa jännitealuetta 6V aina 25,2V asti. Vaikka en aina luottaisi ylärajaan, koska joidenkin valmistajien tiedetään sijoittavan levyilleen komponentteja, jotka kestävät vain pienempiä jännitteitä.

Tämä tarkoittaa, että käytettävissä on laaja valikoima käyttökelpoisia paristoja, kunhan ne voivat tuottaa tarvittavan virran. Ja itse asiassa kävin läpi pari eri akkua ennen kunnollisen akun rakentamista. Tässä on nopea yhteenveto kolmesta akun iteroinnista, jotka vene on käynyt läpi (toistaiseksi).

1. LiPo -akku

Kun suunnittelimme venettä, meillä ei ollut aavistustakaan kuinka paljon energiaa se kuluttaa. Ensimmäistä akkua varten valitsemme paketin tunnetuista 18650 litiumionikennoista. Juotimme ne 4S 10P -pakkaukseen nikkelinauhoilla. Tämän paketin jännitealue on 12V - 16,8V. Jokaisessa kennossa on 2200mAh ja suurin purkausnopeus on 2C (melko heikko), joten 2*2200mA. Koska rinnakkain on 10 kennoa, se voi tuottaa vain 44A huippuvirtoja ja sen kapasiteetti on 22 Ah. Varustimme pakkauksen myös akunhallintakortilla (lisää BMS: stä myöhemmin), joka huolehtii varauksen tasapainottamisesta ja rajoittaa virran 20A: een.

Venettä testattaessa kävi ilmi, että 20 A: n maksimivirta on waaaaay vähemmän kuin moottorit kuluttavat ja BMS katkaisi jatkuvasti virtaa, jos emme olleet varovaisia kaasukappaleen kanssa. Siksi päätin yhdistää BMS: n ja liittää akun suoraan moottoreihin, jotta saat täyden 44 ampeerin. Huono idea!!! Vaikka paristot onnistuivat tuottamaan hieman enemmän virtaa, kennojen yhdistävät nikkeliliuskat eivät voineet käsitellä sitä. Yksi liitoksista sulasi ja aiheutti veneen puisen sisäosan savua.

Niin, tämä akku ei ollut oikein sopiva.

2. Auton akku

Vuoden 2020 konseptitodistuksessani päätin käyttää isompaa akkua. En kuitenkaan halunnut käyttää ylimääräistä rahaa, joten käytin vanhaa auton akkua. Auton akkuja ei ole tarkoitettu tyhjeneviksi ja ladattaviksi, vaan ne on aina pidettävä täyteen ladattuna ja niitä saa käyttää vain lyhyen virran puhkeamiseen moottorin käynnistämiseksi. Siksi niitä kutsutaan käynnistysakkuiksi. Niiden käyttö akuna RC -ajoneuvossa lyhentää merkittävästi niiden käyttöikää. On myös toisen tyyppinen lyijyakku, jolla on usein sama muoto ja joka on erityisesti suunniteltu purkautumaan ja ladattavaksi useita kertoja, nimeltään Deep Cycle -akku.

Olin hyvin tietoinen akun puutteista, mutta halusin testata venettä nopeasti ja akku oli joka tapauksessa vanha. Se selviytyi 3 kierrosta. Nyt jännite laskee 12V: sta 5V: iin aina, kun painan kaasua.

3. LiFePo4 -akku

"Kolmas kerta on viehätys", sanotaan. Koska en vieläkään halunnut käyttää omia rahojani, pyysin apua yliopistoltani. Toki heillä oli unelmieni akku koko ajan. Uni osallistuu Formula Student Electic -kilpailuun, ja sillä on siksi sähköinen kilpa -auto. Kilpailutiimi vaihtoi aiemmin LiFePo4 -soluista 18650 LiPo -kennoon, koska ne ovat kevyempiä. Joten heillä on varastossa useita käytettyjä LiFePo4 -soluja, joita he eivät enää tarvitse.

Nämä kennot eroavat jännitealueeltaan LiPo- tai LiIon -kennoista. Niiden nimellisjännite on 3,2 V ja se vaihtelee 2,5 V - 3,65 V. Kokosin 3 näistä 60 Ah: n kennoista 3S -pakettiin. Tämä paketti voi tuottaa huippuvirtoja 3C eli. 180A ja sen maksimijännite on vain 11V. Päätin valita matalamman järjestelmän jännitteen moottorin virran vähentämiseksi. Tämän paketin avulla sain vihdoin ajaa venettä yli 5 minuuttia ja testata itse ajamismahdollisuuksia.

Sana akun lataamisesta ja turvallisuudesta

Akut keskittävät energiaa. Energia voi muuttua lämmöksi, ja jos tämä lämpö saa akun tulipalon, sinulla on ongelma kädessäsi. Siksi sinun on kohdeltava paristoja heidän ansaitsemallaan kunnioituksella ja varustettava ne oikealla elektroniikalla.

Akkukennoilla on kolme tapaa kuolla.

1. Niiden purkaminen minimijännitteen alapuolelle (kylmä kuolema)
2. lataamalla ne suurimman sallitun jännitteen yläpuolelle (voi aiheuttaa turvotusta, tulipalon ja räjähdyksen)
3. liikaa virtaa tai oikosulku (joten minun on todella selitettävä, miksi tämä voi olla huono)

Akunhallintajärjestelmä estää kaikki nämä asiat, joten sinun pitäisi käyttää niitä.

Vaihe 5: Lihakset: Johdotus

Lihasosan johdotus näkyy ensimmäisessä kuvassa. Pohjassa on akku, joka on sulattettava sopivalla sulakkeella (tällä hetkellä ei ole). Lisäsin kaksi ulkoista kontaktia laturin liittämiseksi. Olisi hyvä korvata ne asianmukaisella XT60 -liittimellä.

Sitten meillä on iso akkukytkin, joka yhdistää muun järjestelmän akkuun. Tällä kytkimellä on todellinen avain, ja kerron teille, että on niin tyydyttävää kääntää sitä ja nähdä veneen heräävän eloon.

Aivot on kytketty maadoitettuihin paristoihin, kun taas ESC: t ja servot on erotettu shuntivastuksella. Tämä mahdollistaa virran mittaamisen pienen oranssin liitännän kautta, koska se aiheuttaa pienen jännitehäviön shuntivastuksen yli. Muut johdot ovat vain punaisesta punaiseen ja mustasta mustaan. Koska servoja ei oikeastaan enää käytetä, ne voidaan jättää huomiotta. Jäähdytyspumput ovat veneen ainoa komponentti, joka vaatii täsmälleen 12 V: n, eivätkä ne näytä toimivan hyvin, jos jännite on sitä korkeampi tai pienempi. Siksi he tarvitsevat säätimen, jos akun jännite on yli 12 V, tai tehostetun muuntimen, jos se on alle sen.

Peräsimen ohjauksessa molemmat ESC -signaalijohdot menevät samaan kanavaan aivoissa. Vene käyttää nyt kuitenkin differentiaalista työntövoimaa eli. liukuohjaus, joten jokaisella ESC: llä on oltava oma erillinen kanava, eikä servoja tarvita ollenkaan.

Vaihe 6: Aivot: komponentit

Aivot ovat iso laatikko täynnä mielenkiintoista elektroniikkaa. Monet niistä löytyvät FPV -kilpa -droneista, ja osa niistä otettiin itse pois omasta dronestani. Ensimmäinen kuva näyttää kaikki elektroniset moduulit. Ne on pinottu siististi päällekkäin käyttämällä messinkisiä piirilevyjä. Tämä on mahdollista, koska FPV-komponentit tulevat erityisiin muotoihin, joita kutsutaan pinopisteeksi. Pinoamme alhaalta ylöspäin sisältää seuraavat:

Virranjakelukortti (ATE)

Tämä tekee juuri sen, mitä nimi viittaa ja jakaa voiman. Kaksi johtoa akusta tulee sisään ja se tarjoaa useita juotoslevyjä eri moduulien liittämiseen akkuun. Tässä ATE: ssa on myös 12V ja 5V säädin.

Lennonohjain (FC)

Lennonohjain käyttää ArduPilot Rover -laiteohjelmistoa. Se tekee erilaisia asioita. Se ohjaa moottorin ohjaimia useiden PWM -lähtöjen kautta, se valvoo akun jännitettä ja virtaa, se muodostaa yhteyden eri antureihin sekä tulo- ja lähtölaitteisiin ja siinä on myös gyroskooppi. Voisi sanoa, että tämä pieni moduuli on todelliset aivot.

RC -vastaanotin

Vastaanotin on kytketty kaukosäätimeen. Minun tapauksessani se on RC -lentokoneiden FlySky -kaukosäädin, jossa on kymmenen kanavaa ja joka jopa muodostaa kaksisuuntaisen viestinnän, joten kauko -ohjain voi myös vastaanottaa signaaleja vastaanottimesta. Sen lähtösignaalit menevät suoraan FC: hen yhden johdon kautta käyttämällä ns. I-bus-protokollaa.

Videolähetin (VTX)

Aivokotelossa on pieni analoginen kamera. Kameran videosignaali välitetään FC: lle, joka lisää kuvaruutunäytön (OSD) videovirtaan ja sisältää tietoja, kuten akun jännitteen. Se välitetään sitten VTX: lle, joka lähettää sen erityiselle 5,8 GHz: n vastaanottimelle toisessa päässä. Tämä osa ei ole ehdottoman välttämätön, mutta on hienoa nähdä, mitä vene näkee.

Laatikon päällä on nippu antenneja. Yksi on VTX: stä, kaksi RC -vastaanottimesta. Kaksi muuta antennia ovat seuraavat komponentit.

Telemetriamoduuli

433 MHz: n antenni kuuluu telemetriamoduuliin. Tämä pieni lähetin on tulo-/lähtölaite, joka yhdistää lento -ohjaimen maa -asemaan (kannettava tietokone, jossa on 433 MHz: n USB -sovitin). Tämän yhteyden avulla käyttäjä voi muuttaa parametreja etänä ja saada tietoja sisäisistä ja ulkoisista antureista. Tätä linkkiä voidaan käyttää myös veneen etäohjaukseen.

GPS ja kompassi

Suuri pyöreä esine veneen päällä ei oikeastaan ole antenni. No se on tavallaan, mutta se on myös koko GPS -moduuli ja kompassimoduuli. Tämä antaa veneen tietää sijaintinsa, nopeutensa ja suunnan.

Dronemarkkinoiden kasvun ansiosta jokaisesta moduulista on valittavana laaja valikoima komponentteja. Todennäköisin vaihtoehto, jonka haluat vaihtaa, on FC. Jos haluat liittää enemmän antureita ja tarvitset enemmän tuloja, on olemassa useita tehokkaampia laitteistovaihtoehtoja. Tässä on luettelo kaikista FC: istä, joita ArduPilot tukee, siellä on jopa vadelmapi.

Ja tässä on pieni luettelo käyttämistäni tarkista komponenteista:

• FC: Omnibus F4 V3S Aliexpress
• RC-vastaanotin: Flysky FS-X8B Aliexpress
• Telemetrialähetinsarja: 433 MHz 500 mW Aliexpress
• VTX: VT5803 Aliexpress
• GPS ja kompassi: M8N Aliexpress
• Kotelo: 200x200x100 mm IP67 Aliexpress
• Kaukosäädin: FLYSKY FS-i6X Aliexpress
• Videovastaanotin: Skydroid 5, 8 Ghz Aliexpress

Vaihe 7: Aivot: Johdotus

Aivot saavat käyttöjännitteen suoraan akusta. Se saa myös analogisen jännitteen nykyisestä shuntista ja lähettää molempien moottoreiden ohjaussignaalit. Nämä ovat ulkoinen yhteys, johon pääsee aivokotelon ulkopuolelta.

Sisäpuoli näyttää paljon mutkikkaammalta. Siksi tein pienen kytkentäkaavion ensimmäisessä kuvassa. Tämä osoittaa yhteydet kaikkien eri komponenttien välillä, jotka kuvailin edellisessä vaiheessa. Tein myös pari jatkojohtoa PWM -lähtökanaville ja USB -portille ja reititin ne kotelon takaosaan (katso kuva 3).

Pino kiinnitettiin laatikkoon 3D -tulostetulla pohjalevyllä. Koska komponentit (erityisesti VTX) tuottavat lämpöä, kiinnitin myös 40 mm tuulettimen ja toisen 3D -tulostetun sovittimen. Lisäsin reunoihin 4 mustaa muovikappaletta ruuvatakseni laatikon veneeseen ilman tarvetta avata kantta. Kaikkien 3D -tulostettujen osien STL -tiedostot ovat liitteenä. Käytin epoksi- ja kuumaliimaa kaiken kiinnittämiseen.

Vaihe 8: Aivot: ArduPilot -asennus

Ardupilot Wiki kuvaa yksityiskohtaisesti roverin asennuksen. Tässä on Roverin dokumentaatio. Aion vain raapia pintaa täällä. ArduPilot Roverin käynnistämiseksi on periaatteessa seuraavat vaiheet, kun kaikki on kytketty oikein:

1. Flash ArduPilot Firmware to FC (Vihje: voit käyttää Betaflightia, yleistä FPV -drone -ohjelmistoa)
2. Asenna Ground Station -ohjelmisto, kuten Mission Planner, ja liitä levy (katso tehtävänsuunnittelijan käyttöliittymä kuvassa 1)

3. Tee peruslaitteiston asennus

   • kalibroi gyro ja kompassi
   • kalibroi kaukosäädin
   • aseta lähtökanavat

4. Tee edistyneempi asennus käymällä läpi parametriluettelo (kuva 2)

   • jännite- ja virta -anturi
   • kanavan kartoitus
   • LEDit
5. Tee koeajo ja viritä kaasun ja ohjauksen parametrit (kuva 3)

Ja puomi, sinulla on itse ajava rover. Tietenkin kaikki nämä vaiheet ja asetukset vievät jonkin aikaa ja asiat, kuten kompassin kalibrointi, voivat olla melko työläitä, mutta asiakirjojen, ArduPilot -foorumien ja YouTube -opetusohjelmien avulla voit lopulta päästä sinne.

ArduPilot tarjoaa sinulle kehittyneen satojen parametrien leikkipaikan, jonka avulla voit rakentaa melkein minkä tahansa itse ajavan ajoneuvon. Ja jos kaipaat jotain, voit osallistua yhteisön kanssa sen rakentamiseen, koska tämä loistava projekti on avoimen lähdekoodin. Voin vain rohkaista sinua kokeilemaan sitä, koska tämä on luultavasti helpoin tapa päästä autonomisten ajoneuvojen maailmaan. Mutta tässä on pieni ammattilaisvinkki: Kokeile sitä yksinkertaisella ajoneuvolla ennen jättimäisen RC -veneen rakentamista.

Tässä on pieni luettelo lisäasetuksista, jotka tein tietylle laitteistoasetukselleni:

• Kanavan kartoitus muutettu RC MAP: ssa
  • Piki 2-> 3
  • Kaasu 3-> 2
• Aktivoidut I2C RGB -LEDit
• Kehystyyppi = vene

• Määritä liukuohjaus

  • Kanava 1 = kaasu vasemmalle
  • Kanava 2 = kaasuvipu
• Kanava 8 = Lentotila
• Kanava 5 = viritys/poiskytkentä
• Aseta virran ja akun valvonta
  • BATT_MONITOR = 4
  • Käynnistä sitten uudelleen. BATT_VOLT_PIN 12
  • BATT_CURR_PIN 11
  • BATT_VOLT_MULT 11.0

Vaihe 9: Aivot: Mukautettu LED -ohjain

Ensimmäinen palkinto Make it Move -kilpailussa 2020