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基于树莓派的四旋翼无人机

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基于树莓派的四旋翼无人机

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该项目由用户Sophia提供。

这个项目是由Multiwii驱动的四轴飞行器,由Raspberry Pi 2 B控制。这种四轴飞行器具有特殊性,因为他使用2个不同的控制器,他可以使用2个不同的设备进行导航:遥控器或智能手机。

Multiwii控制器负责管理4台电机并分配电源供应它们,而Raspberry Pi收集来自智能手机的信息并将它们转发给Multiwii。你也可以拍照和全高清视频!Pi相机位于飞行器的前场。它可以录制或拍照到USB盘中。

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描述

第1步:器材

零件图片

要构建我们的四轴飞行器,您将需要以下部件:

  • 一个框架 -你可以买它在互联网上也可以让它和我们一样。创建你的框架并不困难,你只需要制作一个直径约为0.45米的X(对于一个稳定的四轴飞行器),你可以在中心放置不同的等级来放置你的Raspberry,Multiwii,电池,电调等等。 。
  • 4个电机 – 对于四轴飞行器,您需要4个电机,但如果您想制造八轴飞行器,您还需要8个电机。我们正在使用Turnigy无刷电机。(我们将在步骤2中回到电机)
  • 4个ESC  – 电子速度控制器用于通过Multiwii的信息将电源输送到电机。我们正在使用Hobbyking 30A ESC
  • 电池 – 当然如果你想要飞行,你必须为你的电机供电,所以你需要一个电池。我们使用的是Turnigy 3S 3300mAh
  • 电池监视器 – 电池电量耗尽时响铃。我们正在使用Hobbyking电池监视器3S
  • 配电板 – 此板用于将您的ESC连接到电池。我们正在使用用于四轴飞行器的Hobbyking四轴飞行器配电板
  • 连接器3.5mm – 焊接esc和电机。
  • 连接器4.5毫米) – 拆除旧配电板连接器并焊接这个新的。
  • 螺旋桨– 带有一些电机的四轴飞行器,但没有螺旋桨,它不是四轴飞行器,所以根据你的框架选择你的道具。对于我们40厘米的框架,你需要一些长度为10且间距= 4.5的道具。我们正在使用10×4,5 SF螺旋桨
  • Multiwii  – 该控制器用于控制电机并共享电源。我们正在使用CRIUS AIO PRO Multiwii
  • 安装垫– 由于电机会产生很大的振动,因此必须购买一些安装垫以减少它们的震动
  • Raspberry pi 2 B  – 它还可以运行另一种Raspberry pi模型,但我们刚刚使用这款Raspi进行测试,它比以前的版本更强大。
  • Pi相机 – 捕捉视频和拍照。它只能用Raspberry pi运行
  • 无线钥匙 – 它连接到Raspi并创建一个wifi网络,以将信息从智能手机应用程序转发到Raspi。
  • USB盘 – 保存视频
  • 遥控器+遥控接收器 – 如果你想用这个来控制你的无人机。您将rc接收器连接到Multiwii。

您必须将连接器焊接到ESC导线,电机导线和配电板导线上。

第2步:工作原理讲解

它是如何工作的图片?

Multiwii

Multiwii是一个基于arduino的开源项目。该项目是开源的,所以我们可以找到很多种类的。我们使用类似版本的CRIUS AIO PRO V2。这是一个飞行控制器:它的作用是将速度信号发送到esc以将四轴飞行器保持在空中。我们使用mutlwii项目,因为它是一个众所周知的项目,很多用户都使用了一个很棒的社区,但主要是因为这样的程序对我们来说太复杂了。

树莓派

在我们的项目中,树莓派起了主要作用。首先在启动时它创建一个带有DHCP服务器的私人wifi网络(提供IP地址),这个wifi网络没有互联网接入,这只是为了与智能手机通信。其次,它统计了一个启动websocket的python程序(由我们创建)。websocket是服务器(raspberry)和客户端(智能手机应用程序)之间的永久连接,它将服务于从应用程序接收命令。然后相同的程序通过USB连接到multiwii。它将用于将来自智能手机的命令信息发送到multiwii(请参阅模式以了解)。来源可以在github上找到(https://github.com/reglisse44/Multiwii-raspberry-drone-server

应用程序

该应用程序使用cordova在html / css / javascript中进行。Cordova是一项允许使用与android,ios等兼容的Web技术创建应用程序的技术……用户认为它是一个标准的Android应用程序但实际上这是一个Web视图:),很容易开发这样的应用程序对于web devellopers …来源可以在github中使用(https://github.com/reglisse44/quadcopterControl

第3步:框架

框架的图片

要制作一个好的框架,你需要尽可能使用最轻的元素。对于我们的Drone Pi,我们必须使用回收元件来构建它,因此我们的框架有点重,但无论如何它对我们的电机无关紧要。

框架的直径为0.45米,因为我们想要一个“稳定的四轴飞行器”用于相机而不是“赛车四轴飞行器”。在X的中心,它们是3个级别(未来可能是4个)来放置控制器,ESC和我们的电池(页面顶部的图片中有所有引用)。

我们为四轴飞行器(图2)顶部的multiwii和四轴飞行器底部的电池(图片7和8)创建了一个平台。对于Multiwii的平台,我们希望将树莓放在multiwii之下,因为它们之间存在一些联系。对于电池的平台,我们想要接通或取下电池为其充电。所有图片都在下一步……

最后,我们将4英尺放到四轴飞行器上以便能够着陆它但它们并不漂亮和不好。

第4步:推进

推进图片推进图片

推进图片推进图片

对于推进器,您需要4个电机,4个电调(用于调整电机电压),电池以及最后的Multiwii。

  1. 将电机连接到ESC。您可以反转导线以反转螺旋桨的旋转(参见模式以了解旋转方向)。开始时,不要将您的道具放在电机上以免发生任何意外,道具很脆弱且可能会断裂。
  2. 将ESC连接到配电板(尊重颜色)。
  3. 如果一切正常,您可以在框架上安装组件

第5步:飞行控制器和树莓派

飞行控制器和覆盆子的图片飞行控制器和覆盆子的图片

现在我们将安装multiwii和raspberry pi。为了安装两个组件在同一个地方,我们建立了一个支持谁来到覆盆子的顶部放置multiwii(见图片)。

  1. 在他的支持下安装树莓
  2. 使用防振垫将multwii放在支架上
  3. 使用专用引脚将ESC连接到multiwii

接下来,我们将把multiwii固件编译到电路板中。要开始通过USB将multiwii板连接到计算机

要配置multiwii:

  1. https://code.google.com/p/multiwii/下载multiwii固件
  2. https://www.arduino.cc/en/Main/Software下载arduino软件
  3. 打开arduino项目“Multiwii.ino”
  4. 在“工具”>“板”>“Arduino Mega 2560或Mega ADK”中更改arduino板
  5. 在“工具”>“串行端口”>中选择端口并选择multiwii端口。
  6. 接下来,打开文件“config.h”
  7. 在文件的开头搜索:“//#define QUADX”并取消注释(删除“//”)
  8. 再次搜索“// #define CRIUS_AIO_PRO”行并取消注释。
  9. 一切准备就绪,保存文件并运行编译
  10. 接下来你将需要使用MultiwiiConf校准所有传感器,我让你在互联网上搜索教程。

此时,我们没有将Multiwii连接到Raspi,所以如果你想在你配置覆盆子pi将它们放在你的框架上之前看看你的电机,你需要一个带有rc接收器的遥控器并连接rc接收到Multiwii。我们不会向您解释如何执行此操作,但Google是您的朋友;)并不难做到这一点。(不要使用带螺旋桨的电机

第6步:Raspberry Pi

Raspberry Pi的图片

Debian安装:

按照本教程安装带有noobs的raspbian:www.raspberrypi.org/help/noobs-setup/

启动raspi-config并启用pi-camera

IP配置

sudo nano / etc / network / interfaces

删除所有wlan0配置并编辑到:

allow-hotplug wlan0
iface wlan0 inet static
	地址192.168.10.1
        网络掩码255.255.255.0
        网关192.168.10.1

Hostapd安装:

在开始之前进行所有更新:

sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade

安装hostapd:

sudo apt-get install hostapd

并以最小配置进行测试

sudo hostapd hostapd.conf

如果你可以从你的智能手机上看到你的网络它工作但不要尝试连接(因为我们没有任何DHCP服务器,它将因ip错误而失败)

DHCP服务器安装:

现在我们需要安装一个DHCP服务器来为wifi客户端提供IP地址。

sudo apt-get install isc-dhcp-server

运行此命令以编辑文件:

sudo nano /etc/dhcp/dhcpd.conf

找到说的行

选项域名“example.org”;

选项domain-name-servers ns1.example.org,ns2.example.org;

并在他们面前添加“#”来评论他们

安装usbmount

我们需要usbmount来安装USB密钥。这是为了将视频保存在USB密钥上。

sudo apt-get install usbmount

现在所有usb密钥必须安装在文件夹“/ media /”上

安装Python quadcopter程序:

首先安装依赖项:

sudo apt-get install python-pip build-essential python-dev
sudo pip安装龙卷风

并克隆git项目

git clone https://github.com/reglisse44/Multiwii-raspberry-drone-server.git multiwiiControll

您可以通过以下方式启动来测试程序:

测试这个!!:

警告:目前如果你想启动你需要的python程序:

  • pi-camera在raspi-config中连接并激活
  • multiwii板连接到树莓USB端口,名称为“ttyUSB0”(您可以使用命令“dmesg | grep tty”进行检查,如果您的multiwii与其他名称连接,请在文件“main.py”的开头更改它“)

在开始重新启动之前,应用以前的所有安装。

接下来是这些命令:

sudo hostapd -B /etc/hostapd/hostapd.conf
sudo ifconfig wlan0 192.168.10.1
sudo serverisc-dhcp-server restart
sudo python multiwiiControll / main.py

阐释:

  1. “-B”是在后台启动hostapd
  2. 启动hostapd后,ip更改(我不知道为什么)。所以我们需要手动设置它
  3. 重新启动dhcp服务器以使用新的wlan0网络启动它
  4. 并启动python脚本

在启动时自动执行此操作:

要在启动时启动所有这些命令,我​​们使用cronjob和sh脚本。

sudo crontab -e

此命令打开nano编辑器。在文件末尾写下:

@reboot /home/pi/multiwiiControll/autostart.sh
@reboot sudo python /home/pi/multiwiiControll/main.py&

退出并重新启动,如果一切正常,所有必须在启动时启动!

第7步:完成!

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