Автономит дрон: 7 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:03

Энэхүү төсөлд та Mission Planner болон MATLAB ашиглан бие даасан нислэгийг судлахаасаа өмнө дрон бүтээх, тохируулах үйл явцыг сурах болно.

Энэхүү зааварчилгаа нь зөвхөн зааварчилгаа болно гэдгийг анхаарна уу. Дрон ашиглах нь хүмүүсийн эргэн тойронд маш аюултай бөгөөд зохисгүй эсвэл буруу газар ашиглавал хууль тогтоомжид ноцтой хүндрэл учруулж болзошгүй юм. Дрон ашиглахтай холбоотой бүхий л хууль тогтоомж, дүрэм журмыг дагаж мөрдөж байгаа эсэхээ шалгаарай. Цаашилбал, GitHub дээр өгсөн кодууд бүрэн шалгагдаагүй байгаа тул дроноо алдах, гэмтээхгүйн тулд өөр алдаа гарсан эсэхийг шалгаарай.

Алхам 1: эд ангиудын жагсаалт

Энэ төслийн хувьд танд хэд хэдэн хэсэг хэрэгтэй болно. Төслийн үлдсэн хэсгийг үргэлжлүүлэхийн өмнө дараах бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг худалдан авч, 3D хэвлэх болон татан авалт хийх хэсгүүдийг лазераар татаж авахаа мартуузай.

Худалдан авсан эд ангиуд

Хүрээ: DJI F450 дөлний дугуй

www.buildyourowndrone.co.uk/dji-f450-flam…

PDB: Matek PDB-XT60

www.unmannedtechshop.co.uk/matek-pdb-xt60…

Мотор x4: Emax 2205s 2300kv

www.unmannedtechshop.co.uk/rs2205-s-races…

Сэнс x4: Gemfan Carbon/Nylon 5030

hobbyking.com/en_us/gemfan-propeller-5x3-…

ESCs x4: Little Bee 20A 2-4S

hobbyking.com/en_us/favourite-little-bee-…

Нислэгийн хянагч: Navio 2 (GPS/GNSS антен, тэжээлийн модультай)

Raspberry Pi 3B

thepihut.com/collections/raspberry-pi/pro…

Дамжуулагч: FRSKY TARANIS X9D+

www.unmannedtechshop.co.uk/frsky-taranis-…

Хүлээн авагч: FrSky XSR 2.4 Ghz ACCST

hobbyking.com/en_us/xsr-eu-lbt.html?_st…

Батерей: TATTU 1800mAh 14.8V 45C 4S1P Lipo батерейны багц

www.unmannedtechshop.co.uk/tattu-1800mah-…

Зай цэнэглэгч: Turnigy Accucell-6 50W 6A тэнцвэржүүлэгч/цэнэглэгч

hobbyking.com/en_us/turnigy-accucell-6-50…

Цэнэглэгчийн цахилгаан хангамж: RS 12V DC цахилгаан хангамж

uk.rs-online.com/web/p/plug-in-power-supp…

Зайны уут: Хобби хаан лити полимер цэнэглэх багц

hobbyking.com/en_us/lithium-polymer-charg…

Банана холбогч

www.amazon.co.uk/gp/product/B013ZPUXZS/re…

WiFi чиглүүлэгч: TP-LINK TL-WR802N

www.amazon.co.uk/TP-LINK-TL-WR802N-Wirele…

Бичил SD карт: SanDisk 32GB

www.amazon.co.uk/SanDisk-microSDHC-Memory…

Зөрчил/зай: Nylon M2.5 утас

thepihut.com/products/adafruit-black-nylon…

Зөөврийн компьютер

Кабелийн холболт

Velcro оосор

Дулаан багасгах

3D хэвлэсэн эд анги

Raspberry Pi / Navio 2 хайрцаг (дээд ба доод)

Батерейны хайрцаг (хайрцаг ба таг)

Лазер хайчлах эд анги

Электроникийн давхаргууд x2

Алхам 2: Техник хангамж

Техник хангамж ба барилгын үе шат:

1. F450 квадроторын хүрээ ба батерейны хэвлэсэн хэсгийг дунд нь угсарна уу (M2.5*5мм -ийн зайг нэмж оруулна уу)
2. Хөдөлгүүрийг хүрээ рүү холбоно уу.
3. Гадил жимсний холбогчийг ESCs болон моторын утаснуудад гагнах.
4. ESC ба цахилгаан модулийг PDB руу гагнах. Тэмдэглэл: PDB -ийн 5V гаралтыг бүү ашиглаарай (энэ нь хангалттай хүч өгөхгүй).
5. Эхний лазер хайчлах давхаргыг F250 фрэймийн дээд хэсэгт M2.5*10мм эрэгтэй, эмэгтэй тусгаарлагч ашиглан нэмнэ; PDB болон тэжээлийн модулийг энэ давхаргад хавсаргана уу. Анхаарна уу: бүх хөдөлгүүрт утаснууд хангалттай урт байхаар бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг байрлуулна уу.
6. ESC -ийг хөдөлгүүрт холбож, утсыг хүрээ рүү бэхлэхийн тулд цахилгаан товч ашиглана уу.
7. Navio2 -ийг Raspberry Pi -д холбож, хэвлэсэн бүрхүүлд байрлуулна уу.
8. Эхний давхаргын дээр лазер хайчлах хоёр дахь давхаргыг нэмж, хоёр талт наалдамхай дэвсгэр ашиглан Raspberry-Navio бүрхүүлийг холбоно.
9. GPS-ийг бүрхүүлийн дээд талд нааж болно, гэхдээ үүнийг зурган дээр үзүүлсэн шиг Raspberry-Navio бүрхүүлийн дээд талд байрлах өөр гурав дахь давхарга дээр байрлуулсан боловч үүнийг барьж буй хүнээс л хамаарна. Дараа нь GPS -ийг Navio руу холбоно уу.
10. Хоёр талын наалдамхай дэвсгэр ашиглан хүлээн авагчийг хоёр дахь давхаргын дээр бэхлээрэй. ESC ба хүлээн авагчийн утсыг Navio тээглүүрт холбоно уу. Хүлээн авагч нь тээглүүрийн эхний баганыг, дараа нь мотор нь дараагийн дөрвөн баганыг эзэлдэг. Тэмдэглэл: Дроны урд хэсгийг аль моторыг хамгийн түрүүнд холбосноор тодорхойлно. Аль ч урд чиглэлийг сонгохдоо энэ алхам эхлэхэд зураг дээр мотор холбогдсон эсэхийг шалгаарай.
11. Сэнс нэмэх. Програм хангамжийн хэсгийг дуусгасны дараа сэнсээ хамгийн сүүлд нь үлдээхийг зөвлөж байна, хэрэв ямар нэг зүйл буруу болвол сэнс асаалттай байх үед аюулгүй байдлын урьдчилан сэргийлэх арга хэмжээг байнга авч байгаарай.

Алхам 3: Програм хангамж

Програм хангамжийн үе шат: (лавлагаа Navio2 docs)

1. Navio2 docs -оос хамгийн сүүлийн үеийн Emlid Raspbian зургийг авах.
2. Администраторын эрхтэй Etcher програмыг татаж аваад задалж, ажиллуулна уу.
3. Зураг болон sd карт хөтчийн үсэг бүхий архивын файлыг сонгоно уу.
4. "Flash!" Дээр дарна уу. Процесс хэдэн минут үргэлжилж магадгүй юм. (Жишээ видео)
5. Одоо WiFi хандалтыг тохируулахын тулд бид SD карт дээр байрлах wpa_supplicant.conf файлыг засах хэрэгтэй. Энэ алхмын дээд хэсэгт байгаа анхны зураг шиг харагдуулахын тулд үүнийг засна уу. Анхаарна уу: ssid бол таны компьютер дээр гарч ирсэн TP-Link нэр юм. TP-Link-ийнхээ яг ssid-ийг олох хамгийн сайн арга бол зөөврийн компьютерээ TP-Link-тэй холбоод терминалын цонхонд доорх тушаалыг ажиллуулах явдал юм.

Цонхны хувьд: netsh wlan шоу профайл

Mac -ийн хувьд: анхдагчаар /Library/Preferences/SystemConfiguration/com.apple.airport.preferences уншина уу | grep SSIDString

psk бол TP-Link-тэй хамт ирдэг картанд өгсөн нууц үг юм.

1. SD картыг сугалж аваад Raspberry Pi -д оруулаад асаагаарай.
2. Raspberry Pi нь TP-Link-д холбогдсон эсэхийг шалгахын тулд сүлжээнд холбогдсон бүх төхөөрөмжийг харуулах боломжтой програмуудыг ашиглаж болно.
3. Та TP-Link-тэй холбогдсон төхөөрөмжүүдэд тогтмол IP хаягийг тохируулах шаардлагатай бөгөөд ингэснээр та бичсэн код дээрх IP хаягийг өөрчлөх шаардлагагүй болно. Та үүнийг tplinkwifi.net-ийг нээх замаар л хийх боломжтой (мэдээж TP-Link-тэй байх үед). Хэрэглэгчийн нэр: админ, нууц үг: админ оруулна уу. Дэлгэцийн зүүн талд байгаа "DHCP" руу очоод доош унах цэснээс "Хаягийн захиалга" -г сонгоно уу. IP хаягийг зааж өгөхийг хүссэн төхөөрөмжүүдийн MAC хаягийг нэмнэ үү. Энд газрын станцад (Зөөврийн компьютер) 192.168.0.110, Raspberry Pi 192.168.0.111 гэсэн IP хаягийг өгсөн болно.
4. Одоо бид MAVProxy -ийг дараах линкээс татаж авах хэрэгтэй.
5. Одоо энэ алхам дээрх хоёр дахь зураг шиг.bat файлыг үүсгээд зөөврийн компьютер дээрээ mavproxy.exe хадгалагдсан файлын замыг ашиглаж байгаа эсэхийг шалгаарай. Та дронтой холбогдохыг хүсэх болгондоо энэ файлыг ажиллуулах хэрэгтэй (давхар товшиж).
6. Raspberry Pi -ийг MAVProxy -тэй холбохын тулд файлыг Pi дээр засварлах ёстой.
7. Navio2 автомат нисгэгчийг байрлуулсан Raspberry Pi -ийн Linux терминал дээр sudo nano/etc/default/arducopter гэж бичнэ үү.
8. Нээгдэж буй файлын дээд мөр нь TELEM1 = "-A udp: 127.0.0.1: 14550" гэж унших ёстой. Үүнийг өөрчлөх шаардлагатай бөгөөд ингэснээр таны компьютерийн IP хаягийг зааж өгнө.
9. Mission Planner програмыг суулгаж, анх удаа тохируулах хэсэгт очно уу.

Алхам 4: Анхны тохиргоо

Таны нисэх онгоцтой холбогдохын тулд дараах журмыг мөрдөнө үү.

1. MAVProxy.bat файл болон Mission Planner хоёуланг нь ажиллуулна уу.
2. Батерейг нисэх онгоцонд холбоод ойролцоогоор 30-60 секунд хүлээнэ үү. Энэ нь утасгүй сүлжээнд холбогдох хугацааг өгөх болно.
3. Mission Planner -ийн баруун дээд буланд байгаа холбох товчийг дарна уу. Эхний гарч ирэх харилцах цонхонд 127.0.0.1 гэж бичээд OK дарна уу. Дараагийн хайрцагт 14551 портын дугаарыг оруулаад OK дарна уу. Хэдэн секундын дараа Mission Planner нь MAV -тай холбогдож, зүүн талын самбар дээр телеметрийн өгөгдлийг харуулах ёстой.

Та UAV -ийг анх удаа тохируулахдаа тоног төхөөрөмжийн зарим бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг тохируулах, тохируулах шаардлагатай болно. ArduCopter -ийн баримт бичигт хүрээний төрөл, луужингийн шалгалт тохируулга, радио хяналтын шалгалт тохируулга, акселерометрийн тохируулга, rc дамжуулагчийн горим тохиргоо, ESC шалгалт тохируулга, моторын хүрээний тохиргоог хэрхэн хийх талаар нарийвчилсан заавар байдаг.

Та Raspberry Pi -ийг дрон дээр хэрхэн суулгаснаас хамааран номын төлөвлөгч дэх самбарын чиглэлийг өөрчлөх шаардлагатай байж магадгүй юм. Үүнийг Mission Planner програмын Config/Tuning табын доорхи дэвшилтэт параметрүүдийн жагсаалт дахь Board Orientation (AHRS_ORIENTATION) параметрийг тохируулах замаар хийж болно.

Алхам 5: Эхний нислэг

Тоног төхөөрөмж, програм хангамж бэлэн болмогц анхны нислэгээ хийх цаг болжээ. Автономит нислэг хийхээс өмнө нисэх онгоцыг нисгэгчийг гараар нисгэж, нисэх онгоцыг хэрхэн яаж ашиглахыг мэдэрч, гарч болзошгүй аливаа асуудлыг шийдвэрлэхийг зөвлөж байна.

ArduCopter -ийн баримт бичигт таны анхны нислэгийн талаар маш дэлгэрэнгүй, мэдээлэлтэй хэсэг байдаг. Энэ нь ArduCopter -тэй хамт ирдэг янз бүрийн нислэгийн горимууд болон эдгээр горим тус бүр юу хийдэг талаар авч үзэх болно. Эхний нислэгийн хувьд тогтворжуулах горим нь нислэгийн хамгийн тохиромжтой горим юм.

ArduCopter нь аюулгүй байдлын олон онцлог шинж чанартай байдаг. Эдгээр онцлог шинж чанаруудын нэг бол зэвсэглэхээс өмнөх аюулгүй байдлын шалгалт бөгөөд хэрэв ямар нэгэн асуудал илэрвэл онгоцыг зэвсэглэхээс сэргийлдэг. Эдгээр шалгалтын ихэнх нь нисэх онгоцны осол, алдагдлын магадлалыг бууруулахад чухал ач холбогдолтой боловч шаардлагатай бол идэвхгүй болгож болно.

Моторыг зэвсэглэх нь автомат нисгэгч нь эргүүлэх боломжийг олгохын тулд хөдөлгүүрт хүч хэрэглэсэн үе юм. Хөдөлгүүрийг зэвсэглэхээс өмнө нисэх онгоц нь ил задгай газар, хүн, саад бэрхшээлээс хол, аюулгүй нисэх талбайд байх нь чухал юм. Сэнсний ойролцоо юу ч байхгүй байх нь чухал, ялангуяа биеийн эд анги, тэдгээрээс болж гэмтэх бусад зүйл. Бүх зүйл тодорхой болж, нисгэгч эхлэхэд аюулгүй гэдэгт сэтгэл хангалуун байвал моторуудыг зэвсэглэж болно. Энэ хуудсан дээр онгоцыг хэрхэн зэвсэглэх талаар нарийвчилсан зааварчилгаа өгсөн болно. Энэхүү гарын авлага ба Navio2 -ийн хоорондох цорын ганц ялгаа нь зэвсэглэх 7 -р үе, зэвсэглэлийг хасах 2 -р алхам юм. Navio2 -ийг зэвсэглэхийн тулд саваа хоёуланг нь дундуур нь хэдхэн секундын турш барьж байх ёстой (зургийг үз). Зэвсэглэхийн тулд саваа хоёуланг нь хажуу тийш нь хэдэн секундын турш барих ёстой (зургийг үз).

Анхны нислэгээ хийхийн тулд энэхүү гарын авлагыг дагана уу.

Эхний нислэгийн дараа зарим өөрчлөлт хийх шаардлагатай байж магадгүй юм. Тоног төхөөрөмж бүрэн ажиллаж, зөв тохируулагдсан тохиолдолд эдгээр өөрчлөлтүүд нь үндсэндээ PID тааруулах хэлбэрээр хийгдэх болно. Энэхүү гарын авлагад квадрокоптерийг тааруулахад тустай хэд хэдэн зөвлөмжүүд байгаа боловч бидний хувьд P ололтыг бага зэрэг багасгах нь онгоцыг тогтвортой байлгахад хангалттай байв. Онгоц нисэх боломжтой болсны дараа ArduCopter автомат тохируулгын функцийг ашиглах боломжтой болно. Энэ нь PID -ийг автоматаар тааруулж, тогтвортой хэвээр байхад хамгийн хурдан хариу өгөх болно. ArduCopter -ийн баримт бичигт автомат тохируулгыг хэрхэн хийх талаар дэлгэрэнгүй гарын авлага өгдөг.

Хэрэв та эдгээр алхамуудын аль нэгэнд асуудалтай тулгарвал алдааг олж засварлах гарын авлага танд тусалж магадгүй юм.

Алхам 6: Автономит нислэг

Эрхэм зорилго төлөвлөгч

Одоо таны нисдэг тэрэг тохируулагдсан бөгөөд гарын авлагын удирдлага дор сайн нисч чаддаг болсон тул бие даасан нислэгийг судалж болно.

Автономит нислэг хийх хамгийн хялбар арга бол Mission Planner -ийг ашиглах явдал юм, учир нь энэ нь таны нисэх онгоцонд хийж болох олон зүйлийг агуулдаг. Mission Planner дахь бие даасан нислэгийг хоёр үндсэн ангилалд хуваадаг. Урьдчилан төлөвлөсөн даалгаварууд (авто горим), амьд даалгавар (удирдамжийн горим). Нислэгийн төлөвлөгч дэх нислэгийн төлөвлөгч дэлгэцийг очиж үзэх цэгүүд, зураг авах гэх мэт үйлдлүүдээс бүрдэх нислэгийг төлөвлөхөд ашиглаж болно. Замын цэгүүдийг гараар сонгох боломжтой, эсвэл авто замын цэгийн хэрэгслийг ашиглан тухайн газар нутгийг судлах үүрэг даалгавар өгч болно. Даалгавар төлөвлөж, нисгэгчгүй онгоц руу явуулсны дараа Автомат нислэгийн горимыг ашиглах боломжтой бөгөөд ингэснээр онгоц урьдчилан төлөвлөсөн даалгавраа бие даан дагах болно. Даалгавар төлөвлөлтийн талаархи гарын авлага энд байна.

Удирдсан горим бол нисгэгчгүй онгоцонд тодорхой зүйл хийхийг интерактив байдлаар удирдах арга юм. Үүнийг Mission Planner дээрх үйлдлийн табыг ашиглан эсвэл газрын зураг дээр хулганы баруун товчийг дарж хийнэ. Нисгэгчгүй онгоцонд хөөрөх, хөөргөхдөө буцах, хүссэн байршилдаа байгаа газрын зураг дээр хулганы баруун товчийг дараад энд очихыг сонгох замаар сонгосон байршил руу нисэх гэх мэт олон зүйлийг хийхийг тушааж болно.

Хэрэв алдаа гарвал онгоц гэмтэхгүй, хүмүүс бэртэж гэмтэхгүй байхын тулд бие даасан нислэгийн үеэр алдаа гаргах нь чухал юм. Mission Planner нь Гео-Хашаа суурилуулсан функцтэй бөгөөд энэ нь нисгэгчгүй онгоцны хаана нисч болохыг хязгаарлах, хэт хол эсвэл хэт өндөрт гарахыг зогсооход ашиглагддаг. Эхний хэдэн нислэгийнхээ хувьд UAV -ийг газар дээр нь холбож, өөр нөөцлөлт болгон ашиглах нь зүйтэй болов уу. Эцэст нь хэлэхэд, хэрэв та радио дамжуулагчаа дронтой холбосон байх нь чухал бөгөөд ингэснээр шаардлагатай бол нисгэгчгүй онгоцыг аюулгүй жолоодохын тулд автономит нислэгийн горимыг тогтворжуулах, барих гэх мэт гарын авлагын нислэгийн горимд шилжүүлж болно. газардах.

МАТЛАБ

MATLAB -ийг ашиглан бие даасан хяналт тавих нь тийм ч хялбар биш бөгөөд програмчлалын мэдлэгтэй байх шаардлагатай.

MATLAB скриптүүд нь real_search_polygon ба real_search нь хэрэглэгчийн тодорхойлсон полигоныг хайхын тулд урьдчилан төлөвлөсөн даалгавруудыг бий болгох боломжийг олгодог. Real_search_polygon скрипт нь хэрэглэгчийн тодорхойлсон олон өнцөгт дээр замыг төлөвлөдөг бол real_search скрипт нь олон өнцөгтийг хамарсан хамгийн бага тэгш өнцөгт дээрх замыг төлөвлөдөг. Үүнийг хийх алхамууд дараах байдалтай байна.

1. Mission Planner -ийг нээгээд Нислэгийн төлөвлөгөөний цонх руу очно уу.
2. Полигон хэрэгслийг ашиглан хүссэн хайлтын талбар дээр олон өнцөгт зур.
3. Олон өнцөгтийг 'search_area.poly' хэлбэрээр MATLAB скрипттэй ижил хавтсанд хадгална уу.
4. MATLAB руу ороод real_search_polygon эсвэл real_search -ийг ажиллуулна уу. Хүссэн замын өргөнийг сонгоод 7 -р мөрөнд байгаа file_path -ийг ажиллаж байгаа зөв лавлах болгож өөрчилнө үү.
5. Скриптийг ажиллуулсны дараа та үүсгэсэн замдаа сэтгэл хангалуун байгаа бол Mission Planner руу буцна уу.
6. Баруун талд байгаа WP файлыг ачаалах дээр дарж, саяхан үүсгэсэн "search_waypoints.txt" чиглэлийн файлыг сонгоно уу.
7. Зүүн цэгийг дрон руу илгээхийн тулд баруун гар талд WPs бичих дээр дарна уу.
8. Дроныг зэвсэглээд гараар эсвэл газрын зураг дээр хулганы баруун товчийг дарж хөөрөлтийг сонгоно уу.
9. Зөв зохистой өндөрт гарсны дараа горимыг автомат болгож өөрчил, дрон даалгавраа эхлүүлнэ.
10. Даалгавар дууссаны дараа драйвыг хөөргөх сайт руу буцааж оруулахын тулд үйлдлийн таб дахь RTL дээр дарна уу.

Энэ алхмын эхэн дэх видео нь нисгэгчгүй онгоцны мисс төлөвлөгч дээр тухайн бүс нутгийг хайж буй загварчлал юм.

Алхам 7: Алсын хараа

Нисгэгчгүй онгоцны зорилго бол уул, цөл дээгүүр нисч, хүмүүс эсвэл тогтмол бус объектуудыг олж харах, дараа нь тэр хүнд тусламж хэрэгтэй эсэхийг шалгах явдал юм. Үүнийг хэт ягаан туяаны үнэтэй камер ашиглан хийх нь дээр. Гэсэн хэдий ч хэт улаан туяаны камерын өртөг өндөр тул хэт улаан туяаны илрүүлэлтийг ердийн Pi камер ашиглан ногоон биш бүх зүйлийг илрүүлэхтэй адилтгаж байна.

1. ssh -ийг Raspberry Pi руу оруулна уу
2. Юуны өмнө бид Raspberry Pi дээр OpenCV суулгах хэрэгтэй. Pyimagesearch -аас өгсөн дараах гарын авлага нь интернетэд байгаа хамгийн шилдэг нь юм.
3. Дараах линкээр дамжуулан GitHub -аас Raspberry Pi руу кодыг татаж аваарай. Кодыг Raspberry Pi дээр татаж авахын тулд та файлыг компьютер дээрээ татаж аваад дараа нь Raspberry Pi руу шилжүүлэх боломжтой.
4. Кодыг ажиллуулахын тулд Raspberry Pi дээр код оруулах лавлах руу очоод дараах тушаалыг ажиллуулна уу.

python colour_target_detection.py --conf conf.json

Бөөрөлзгөнө pi -г дахин эхлүүлэх бүртээ дараах тушаалуудыг ажиллуулах шаардлагатай:

sudo ssh [email protected] -X

эх сурвалж ~/.профайл

workon cv

Дараа нь дээрх 4 -р алхамыг үргэлжлүүлнэ үү.

Анхаарах зүйл: Бүх терминалууд видео үзүүлэх чадваргүй. Mac дээр XQuartz терминалыг ашиглана уу.