Construindo um barco autônomo (ArduPilot Rover): 10 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:34

Projetos Fusion 360 »

Você sabe o que é legal? Veículos autônomos não tripulados. Eles são tão legais que nós (meus colegas da universidade e eu) começamos a construir um por conta própria em 2018. É também por isso que me propus este ano finalmente terminá-lo no meu tempo livre.

Neste Instructable, quero compartilhar este projeto com você e levá-lo a construir seu próprio veículo autônomo. Eu também fiz um pequeno vídeo no YouTube que arranha a superfície do projeto e dá a você um rápido resumo de todos os contratempos ao longo do caminho. Este Instructable é o guia de correlação que explica como isso realmente funciona.

Para quem é este Instructable e como lê-lo

Na verdade, este Instructable tem dois propósitos. Em primeiro lugar, quero compartilhar o que construí e aprendi e despertar o interesse de vocês na construção de veículos autônomos. O objetivo secundário é documentar o projeto e muitos de seus detalhes para que o próximo grupo de alunos da minha antiga universidade, que pegar o projeto, saiba o que está acontecendo.

Se você está aqui apenas para se divertir, pode ignorar detalhes como listas de parâmetros e diagramas de fiação precisos. Tentarei manter as etapas bem genéricas no início, para que possam ser aplicadas a qualquer barco ArduPilot RC e colocar os detalhes no final.

O projeto foi finalizado em duas partes e o Instructable segue a mesma estrutura. Vou me referir à primeira parte como os "músculos", pois inclui toda a eletrônica de potência e o casco do barco. Em seguida, vou revisar o "Cérebro", que é uma caixinha no topo do barco, que contém o controlador principal e todas as coisas do transmissor receptor.

As origens do Kenterprise

Certo, aqui está a história de fundo desse projeto, se você ainda não ouviu no vídeo. Este projeto começou em 2018 quando eu ainda estava na universidade. Estávamos no final do 4º semestre indo para o 5º. Em nossa universidade você consegue fazer um projeto de equipe por cerca de 6 meses. Você pode escolher de uma lista de projetos preparados (boa chance de uma boa nota) ou iniciar seu próprio projeto (ninguém nunca fez isso antes que eu saiba). Você também ganha 12 pontos de crédito por este projeto, o que o faz valer tanto quanto a tese de bacharelado. Dessa forma, a reprovação pode realmente fazer uma diferença na sua nota geral.

Eu, claro, decidi começar um projeto do zero e encontrei 4 pobres almas para me seguir nesta jornada em uma lixeira de um projeto em equipe. Começamos com o tamanho mínimo de equipe exigido de 5 pessoas, mas 2 de nós saíram mais tarde. Também recebemos 1500 €, MAS não tínhamos permissão para gastar em nenhuma daquelas adoráveis lojas virtuais chinesas que sempre têm os melhores e mais recentes eletrônicos. Em vez disso, estávamos vinculados aos bons e velhos fornecedores de eletrônicos alemães. Spoiler: É meio impossível obter componentes de um barco com direção automática desta forma.

A ideia original

Quando pensamos em uma ideia para o projeto, pensamos em fazer algo relacionado a drones porque drones são a coisa mais legal de todos os tempos. No entanto, drones voadores normais já são uma coisa e queríamos construir algo mais novo. Então decidimos construir um barco drone. Tivemos essa ideia por causa de um lago próximo.

O lago cobre uma área de 12km ^ 2 e tem apenas 1,5 m de profundidade. Isso significa que ele esquenta no mês de verão, embora haja menos água nele. Você sabe que forma de vida adora águas quentes: Cianobactérias, também conhecidas como algea azul na Alemanha. Sob as condições certas, essas coisas podem se reproduzir em nenhum momento e cobrir grandes áreas, enquanto produzem toxinas que podem prejudicar humanos e animais. O objetivo do barco era varrer regularmente a superfície do lago e medir a concentração de algas. Em seguida, os dados coletados podem ser impressos em um mapa de calor para entender sob quais circunstâncias a algea começa a se acumular e também para emitir avisos em tempo real para moradores e turistas.

Outro spoiler: nunca fomos capazes de construir um conjunto de medição para algea azul e encaixá-lo em um barco, já que esses conjuntos são muito caros e geralmente ficam alojados em um rack de 1mx1mx2m em um navio, que é um tamanho impraticável para um barco de 1m de comprimento barco. O novo foco é criar mapas de profundidade do lago de forma automática e econômica para permitir que o biólogo local veja como o leito do lago muda com o tempo. No momento, digitalizar é muito caro devido ao trabalho manual necessário.

Uma espiral descendente

De volta à história. Nos primeiros dois meses de coleta de conhecimento prévio e planejamento, consideramos o que esse barco precisaria: um casco, um trem de acionamento elétrico, capacidades de direção autônoma, capacidade de controle pela Internet,…. Foi então que decidi que deveríamos construir quase tudo sozinhos com foco na direção autônoma. Foi uma má ideia, uma ideia que estava quase fadada ao fracasso e adivinha o que aconteceu? Exatamente, 6 meses depois, havíamos derramado nosso tempo e suor em um enorme barco RC, o Kenterprise (Infográfico na imagem 4). No caminho, lutamos com dinheiro limitado, sem eletrônicos disponíveis e gerenciamento de equipe ruim, pelos quais eu assumo a maior parte da responsabilidade.

Então lá estava ele, o Kenterprise, um veículo de medição autônomo que não era autônomo nem media nada. Não foi um grande sucesso, como você pode ver. Fomos grelhados durante a nossa apresentação final. Felizmente, nosso professor reconheceu nosso trabalho ouvido e ainda nos deu uma nota ok, pior do que qualquer outro grupo de projeto nos últimos anos, mas ok.

A atualização de 2020

Eu consideraria chamar este projeto de estudante de um incêndio de lixeira absoluto, mas como diz o velho ditado: "as cicatrizes de um incêndio de lixeira tornam você mais forte". Essa experiência realmente me ajudou a dimensionar apropriadamente meus objetivos e a manter o foco em todos os meus projetos a seguir. Também ainda adoro a ideia de um veículo não tripulado que possa ajudar os biólogos a fazer pesquisas em lagos e o apelo geral de construir um barco autônomo. É por isso que agora, um ano depois, eu queria terminá-lo usando meu conhecimento recém-adquirido de drones FPV, o belo Open Source Project ArduPilot e o poder de sites de eletrônicos baratos.

O objetivo não era transformá-lo em um barco de medição totalmente desenvolvido, mas colocar todos os sistemas em funcionamento e instalar um piloto automático. Não precisa ser perfeito. Eu só queria ver este barco dirigindo a si mesmo como uma prova de conceito.

Em seguida, vou passar o barco autônomo WORKING para a universidade para projetos futuros, como mapeamento do fundo do mar. Aliás, eu não estava sozinho. Meu amigo Ammar, que também estava no grupo do projeto em 2018, me ajudou a testar o barco.

Sem mais delongas, vamos entrar nisso

Etapa 1: Músculos: o casco

O casco é a maior parte do barco. Não apenas por causa de suas enormes dimensões (100cm * 80cm), mas também porque demorou muito para construir esta estrutura personalizada. Se eu fizesse isso de novo, eu definitivamente iria para as partes da prateleira. Infelizmente, um barco RC pronto para uso não estava nos planos para nós, pois esses barcos têm uma capacidade de carga muito limitada. Algo como uma prancha de bodyboard ou de surf ou apenas alguns tubos de PVC da loja de ferragens teria sido uma solução muito mais simples que eu só posso recomendar.

De qualquer forma, nosso casco começou com um modelo 3D no Fusion 360. Fiz um modelo muito detalhado e passei por várias iterações antes de realmente começar a construí-lo. Certifiquei-me de dar a cada componente do modelo os pesos apropriados e até mesmo modelei o interior. Isso me permitiu saber o peso aproximado do barco antes de construí-lo. Também fiz algumas calibrações de flutuabilidade inserindo uma "linha d'água", cortando o veículo com ela e calculando o volume que estava debaixo d'água. O barco é um catamarã pois este tipo de veículo promete uma maior estabilidade do que um barco com casco único.

Depois de muitas horas de modelagem, começamos a dar vida ao barco cortando a forma básica dos dois cascos de placas de poliestireno. Em seguida, eles foram cortados em forma, buracos foram preenchidos e executamos muito lixamento. A ponte que conecta os dois cascos é apenas uma grande caixa de madeira.

Cobrimos tudo com 3 camadas de fibra de vidro. Esta etapa levou cerca de 3 semanas e envolveu dias de lixamento manual para obter uma superfície razoavelmente lisa (0/10 não recomendaria). Depois disso, pintamos em um belo amarelo e adicionamos o nome "Kenterprise". O nome é uma combinação da palavra alemã "kentern", que significa afundamento e a nave espacial de Star Trek "USS Enterprise". Todos nós pensamos que este nome é absolutamente adequado para a monstruosidade que criamos.

Etapa 2: músculos: sistema de propulsão

Um barco sem motores ou velas tem as características de direção de um pedaço de madeira flutuante. Portanto, precisávamos adicionar um sistema de propulsão ao casco vazio.

Gostaria de lhe dar outro spoiler: os motores que escolhemos são muito potentes. Vou descrever a solução atual e suas deficiências e também propor um sistema de propulsão alternativo.

A solução atual

Não sabíamos realmente de quanto impulso o barco precisava, então pegamos dois desses motores de barco de corrida. Cada um deles é destinado a alimentar um barco de corrida RC de 1 m de comprimento e o controlador eletrônico de velocidade (ESC) correspondente pode fornecer 90 A continuamente (esse consumo drenaria uma bateria de carro grande em uma hora).

Eles também requerem resfriamento de água. Normalmente, você simplesmente conectaria o ESC e o motor com alguma tubulação, colocaria a entrada na frente do barco e a saída na frente da hélice. Dessa forma, a hélice puxa a água do lago através do sistema de resfriamento. No entanto, o lago em questão nem sempre está limpo e esta solução pode entupir o sistema de refrigeração e causar a falha do motor enquanto estiver no lago. É por isso que decidimos ir para um circuito de resfriamento interno que bombeia a água por meio de um trocador de calor no topo do casco (imagem 3).

Por enquanto, o barco tem duas garrafas de água como reservatórios e nenhum trocador de calor. Os reservatórios simplesmente aumentam a massa térmica, de modo que os motores demoram muito mais para aquecer.

O eixo do motor é conectado à hélice por meio de duas juntas universais, um eixo e um tubo de popa, que serve para impedir a entrada de água. Você pode ver uma vista lateral desta montagem na segunda imagem. O motor é montado em ângulo com uma montagem impressa em 3D e os adereços também são impressos (porque quebrei os antigos). Fiquei muito surpreso ao saber que esses adereços podem suportar as forças dos motores. Para suportar a sua resistência, fiz as lâminas com 2 mm de espessura e imprimi-as com 100% de enchimento. Projetar e imprimir os adereços é na verdade uma oportunidade muito legal para experimentar diferentes tipos de adereços e encontrar o mais eficiente. Anexei os modelos 3D dos meus adereços.

Uma alternativa possível

Os testes mostraram que o barco precisa apenas de 10-20% da faixa do acelerador para se mover lentamente (a 1m / s). Ir direto para a aceleração de 100% causa um enorme pico de corrente, que desativa completamente o barco inteiro. Além disso, a exigência de um sistema de resfriamento é muito irritante.

Uma solução melhor poderia ser os chamados propulsores. Um propulsor tem o motor diretamente conectado à hélice. Todo o conjunto é então submerso e, portanto, resfriado. Aqui está um link para um pequeno propulsor com o ESC correspondente. Isso pode fornecer uma corrente máxima de 30 A, que parece ser um tamanho mais apropriado. Provavelmente criará picos de corrente bem menores e o acelerador não precisa ser muito limitado.

Etapa 3: Músculos: Direção

A propulsão é legal, mas um barco também precisa virar. Existem várias maneiras de conseguir isso. As duas soluções mais comuns são lemes e empuxo diferencial.

Os lemes pareciam uma solução óbvia, então optamos por ela. Eu modelei um conjunto de leme em Fusion e imprimi em 3D os lemes, dobradiças e um suporte de servo. Para os servos, escolhemos dois grandes Servos de 25kg para garantir que os lemes relativamente grandes fossem capazes de suportar o arrasto da água. Em seguida, o servo foi posicionado dentro do casco e conectado ao leme do lado de fora através de um orifício usando fios finos. Anexei um vídeo dos lemes em ação. É muito agradável observar esse movimento mecânico de montagem.

Embora os lemes estivessem ótimos, os primeiros test drives revelaram que o raio de viragem com eles é de cerca de 10m, o que é simplesmente terrível. Além disso, os lemes tendem a se desconectar dos servos, tornando o barco incapaz de virar. O ponto fraco final é o buraco para esses fios. Este buraco estava tão perto da água que a reversão fez com que ficasse submerso, inundando o interior do casco.

Em vez de tentar consertar esses problemas, removi os lemes todos juntos, fechei os buracos e procurei uma solução de empuxo diferencial. Com o empuxo diferencial, os dois motores giram na direção oposta para fazer o veículo girar. Como o barco é quase tão largo quanto curto e os motores estão posicionados longe do centro, isso permite girar no local. Requer apenas um pouco de trabalho de configuração (programação dos ESC's e do controlador principal). Lembre-se de que um barco que usa o empuxo diferencial mergulhará em círculos se um dos motores falhar. Eu posso ter experimentado isso uma ou duas vezes devido ao problema de pico atual descrito na etapa anterior.

Etapa 4: Músculos: bateria

Para mim, parece que os componentes RC, como os usados neste barco, podem ser alimentados por praticamente qualquer coisa, desde uma bateria de relógio até uma usina nuclear. Obviamente, isso é um pouco exagerado, mas eles têm uma faixa de voltagem bastante ampla. Este intervalo não é escrito nas estruturas de dados, pelo menos não em Volts. Ele está oculto na classificação S. Esta classificação descreve quantas células de bateria em série ela pode suportar. Na maioria dos casos, refere-se a células de polímero de lítio (LiPo). Esses têm uma tensão de 4,2 V quando totalmente carregados e uma tensão de cerca de 3 V quando vazio.

Os motores dos barcos afirmam ser capazes de lidar com 2s a 6s, o que se traduz em uma faixa de tensão de 6V até 25,2V. Embora eu nem sempre confie no limite superior, já que alguns fabricantes são conhecidos por colocar componentes em suas placas que só podem suportar tensões mais baixas.

Isso significa que existe uma grande variedade de baterias utilizáveis, desde que possam fornecer a corrente necessária. E eu realmente passei por algumas baterias diferentes antes de construir uma adequada. Aqui está um rápido resumo das três iterações da bateria pelas quais o barco passou (até agora).

1. Bateria LiPo

Quando planejamos o barco, não tínhamos ideia de quanta energia ele consumiria. Para a primeira bateria, escolhemos construir um pacote com as conhecidas células 18650 de íons de lítio. Nós os soldamos em um pacote 4S 10P usando tiras de níquel. Este pacote possui uma faixa de tensão de 12V a 16,8V. Cada célula tem 2200mAh e é classificada com uma taxa de descarga máxima de 2C (muito fraca), portanto, 2 * 2200mA. Como existem 10 células em paralelo, ele pode fornecer correntes de pico de apenas 44A e tem uma capacidade de 22Ah. Também equipamos o pacote com uma placa de gerenciamento de bateria (mais sobre BMS depois) que cuida do equilíbrio da carga e limita a corrente a 20A.

Ao testar o barco, descobriu-se que 20A de corrente máxima é muuuuito menos do que os motores consomem e o BMS estava constantemente cortando a energia se não tivéssemos cuidado com o manete. É por isso que decidi fazer a ponte do BMS e conectar a bateria diretamente aos motores para obter os 44Amps completos. Péssima ideia!!! Embora as baterias conseguissem fornecer um pouco mais de energia, o níquel se desfaz, conectando as células, não aguentava. Uma das conexões derreteu e fez com que o interior de madeira do barco produzisse fumaça.

Sim, então essa bateria não era muito adequada.

2. Bateria de carro

Para minha prova de conceito de 2020, decidi usar uma bateria maior. No entanto, eu não queria gastar nenhum dinheiro extra, então usei uma bateria de carro velha. As baterias de automóveis não devem ser totalmente descarregadas e recarregadas, elas devem ser sempre mantidas com carga total e usadas apenas para uma curta explosão de corrente para dar partida no motor. É por isso que são chamadas de baterias de arranque. Usá-los como bateria para um veículo RC reduz significativamente sua vida útil. Existe outro tipo de bateria de chumbo que geralmente tem o mesmo formato e é especialmente projetada para ser descarregada e recarregada várias vezes, chamada de bateria de ciclo profundo.

Eu estava bem ciente das deficiências da minha bateria, mas queria testar o barco rapidamente e a bateria estava velha de qualquer maneira. Bem, ele sobreviveu a 3 ciclos. Agora, a tensão cai de 12 V para 5 V sempre que pego o acelerador.

3. Bateria LiFePo4

"A terceira vez é um encanto", é o que dizem. Como ainda não queria gastar meu próprio dinheiro, pedi ajuda à minha universidade. Com certeza eles tinham a bateria dos meus sonhos o tempo todo. Nossa Uni participa da competição "Formula Student Electic" e por isso possui um carro de corrida elétrico. A equipe de corrida trocou anteriormente de células LiFePo4 para células 18650 LiPo por serem mais leves. Portanto, eles têm um estoque de várias células LiFePo4 usadas de que não precisam mais.

Essas células diferem das células LiPo ou LiIon em sua faixa de voltagem. Eles têm uma tensão nominal de 3,2 V e varia de 2,5 V a 3,65 V. Montei 3 dessas células de 60Ah em um pacote 3S. Este pacote pode fornecer correntes de pico de 3C aka. 180A e tem uma tensão máxima de apenas 11V. Decidi usar uma tensão de sistema mais baixa para diminuir a corrente do motor. Este pacote finalmente me permitiu dirigir o barco por mais de 5 minutos e testar minhas capacidades de direção autônoma.

Uma palavra sobre o carregamento da bateria e segurança

As baterias concentram energia. A energia pode se transformar em calor e, se esse calor assumir a forma de uma bateria, você tem um problema em mãos. É por isso que você deve tratar as baterias com o respeito que elas merecem e equipá-las com os eletrônicos certos.

As células da bateria têm 3 formas de morrer.

1. Descarregando-os abaixo de sua classificação de tensão mínima (morte fria)
2. carregá-los acima de sua tensão nominal máxima (pode causar inchaço, incêndio e explosões)
3. desenhando muita corrente ou colocando-os em curto (então eu realmente tenho que explicar por que isso pode ser ruim)

Um sistema de gerenciamento de bateria impede todas essas coisas, por isso você deve usá-los.

Etapa 5: Músculos: Fiação

A Fiação para a parte do músculo é mostrada na primeira imagem. Na parte inferior temos a bateria que deve ser fundida com um fusível apropriado (no momento não há nenhum). Eu adicionei dois contatos externos para conectar um carregador. Seria uma boa ideia substituí-los por um conector XT60 adequado.

Então temos um grande interruptor de bateria, que conecta o resto do sistema à bateria. Este interruptor tem uma chave real e, deixe-me dizer, é muito gratificante girá-lo e ver o barco ganhar vida.

O cérebro é conectado ao aterramento das baterias, enquanto os ESCs e Servos são separados por um resistor shunt. Isso permite que a corrente seja medida através da pequena conexão laranja, pois causa uma pequena queda de tensão no resistor de derivação. O resto da fiação é apenas vermelho com vermelho e preto com preto. Como os servos não são mais usados, eles podem ser simplesmente ignorados. As bombas de resfriamento são o único componente do barco que requer exatamente 12V e não parecem funcionar bem se a tensão for maior ou menor do que isso. Portanto, eles precisam de um regulador se a tensão da bateria estiver acima de 12 V ou de um conversor elevador se estiver abaixo disso.

Com a direção do leme, ambos os fios de sinal ESC iriam para o mesmo canal no cérebro. No entanto, o barco agora usa o empuxo diferencial também conhecido como. direção deslizante, então cada ESC precisa ter seu próprio canal separado e os servos não são necessários.

Etapa 6: Cérebro: Componentes

O cérebro é uma grande caixa cheia de eletrônicos interessantes. Muitos dos quais podem ser encontrados em drones de corrida FPV, e alguns deles foram realmente retirados do meu próprio drone. A primeira imagem mostra todos os módulos eletrônicos. Eles são empilhados ordenadamente um em cima do outro usando espaçadores de PCB de latão. Isso é possível porque os componentes FPV vêm em fatores de forma especiais chamados de stack site. De baixo para cima, nossa pilha contém o seguinte:

Placa de distribuição de energia (PDB)

Essa coisa faz exatamente o que o nome indica e distribui o poder. Entram dois fios da bateria e oferece várias almofadas de solda para conectar diferentes módulos à bateria. Este PDB também oferece um regulador de 12V e um regulador de 5V.

Controlador de voo (FC)

O controlador de vôo executa o ArduPilot Rover Firmware. Ele faz uma variedade de coisas. Ele controla os controladores do motor através de várias saídas PWM, monitora a tensão e a corrente da bateria, se conecta aos diferentes sensores e dispositivos de entrada e saída e também possui um giroscópio. Você poderia dizer que este pequeno módulo é o cérebro real.

Receptor RC

O receptor está conectado a um controle remoto. No meu caso é um controle remoto FlySky para aviões RC que possui dez canais e ainda estabelece comunicação bidirecional para que o controle remoto também possa receber sinais do receptor. Seus sinais de saída vão direto para o FC através de um único fio usando o chamado protocolo I-bus.

Transmissor de vídeo (VTX)

A caixa do cérebro possui uma pequena câmera analógica. O sinal de vídeo da câmera é passado para o FC, que adiciona uma exibição na tela (OSD) ao fluxo de vídeo, contendo informações como a tensão da bateria. Em seguida, ele é passado para o VTX, que o transmite para um receptor especial de 5,8 GHz na outra extremidade. Essa parte não é estritamente necessária, mas é legal poder ver o que o barco vê.

No topo da caixa está um monte de antenas. Um é do VTX, dois do receptor RC. As outras duas antenas são os componentes a seguir.

Módulo de Telemetria

A antena de 433 MHz pertence a um módulo de telemetria. Este pequeno transmissor é um dispositivo de entrada / saída que conecta o controlador de vôo à estação terrestre (um laptop com um dongle USB de 433 MHz). Esta conexão permite que o operador altere parâmetros remotamente e obtenha dados dos sensores internos e externos. Este link também pode ser usado para controlar remotamente o barco.

GPS e bússola

A grande coisa redonda no topo do barco não é, na verdade, uma antena. Bem, meio que é, mas também é um módulo GPS completo e um módulo de bússola. É isso que permite ao barco saber sua posição, velocidade e orientação.

Graças ao crescimento do mercado de drones, há uma grande variedade de componentes para escolher para cada módulo. O mais provável que você queira mudar é o FC. Se você quiser conectar mais sensores e precisar de mais entradas, há uma variedade de opções de hardware mais poderosas. Aqui está uma lista de todos os FCs que o ArduPilot suporta, há até um pi de framboesa nele.

E aqui está uma pequena lista dos componentes exatos que usei:

• FC: Omnibus F4 V3S Aliexpress
• Receptor RC: Flysky FS-X8B Aliexpress
• Conjunto de transmissor de telemetria: 433 MHz 500 mW Aliexpress
• VTX: VT5803 Aliexpress
• GPS e bússola: M8N Aliexpress
• Gabinete: 200x200x100 mm IP67 Aliexpress
• Controle remoto: FLYSKY FS-i6X Aliexpress
• Receptor de vídeo: Skydroid 5, 8 Ghz Aliexpress

Etapa 7: Cérebro: Fiação

O cérebro obtém sua voltagem operacional diretamente da bateria. Ele também obtém uma tensão analógica do shunt de corrente e fornece os sinais de controle para ambos os motores. Essas são as conexões externas que podem ser acessadas de fora da caixa do cérebro.

O interior parece muito mais complicado. É por isso que fiz o pequeno diagrama de fiação na primeira foto. Isso mostra as conexões entre todos os diferentes componentes que descrevi na etapa anterior. Também fiz alguns cabos de extensão para os canais de saída PWM e a porta USB e os direcionei para a parte traseira do gabinete (veja a imagem 3).

Para montar a pilha na caixa, usei uma placa de base impressa em 3D. Como os componentes (especialmente o VTX) produzem calor, também conectei uma ventoinha de 40 mm com outro adaptador impresso em 3D. Acrescentei 4 peças de plástico preto nas bordas para aparafusar a caixa no barco sem a necessidade de abrir a tampa. Os arquivos STL para todas as peças impressas em 3D estão anexados. Usei epóxi e um pouco de cola quente para colar tudo.

Etapa 8: Cérebro: Configuração do ArduPilot

O Ardupilot Wiki descreve como configurar um rover em grandes detalhes. Aqui está a documentação do Rover. Vou apenas arranhar a superfície aqui. Existem basicamente as seguintes etapas para colocar um ArduPilot Rover em funcionamento depois que tudo estiver conectado corretamente:

1. Flash ArduPilot Firmware para FC (Dica: você pode usar Betaflight, um software de drone FPV comum, para isso)
2. Instale um software de estação terrestre como o planejador de missão e conecte a placa (consulte a interface do usuário do planejador de missão na imagem 1)

3. Faça uma configuração básica de hardware

   • calibrar giroscópio e bússola
   • calibrar controle remoto
   • configurar canais de saída

4. Faça uma configuração mais avançada, passando pela lista de parâmetros (imagem 2)

   • sensor de tensão e corrente
   • mapeamento de canal
   • LEDs
5. Faça um test drive e ajuste os parâmetros de aceleração e direção (imagem 3)

E bum, você tem um veículo espacial autônomo. É claro que todas essas etapas e configurações levam algum tempo e coisas como calibrar a bússola podem ser um tanto entediantes, mas com a ajuda dos documentos, fóruns do ArduPilot e tutoriais do YouTube você pode eventualmente chegar lá.

O ArduPilot oferece um playground avançado de houndreds de parâmetros que você pode usar para construir praticamente qualquer veículo autônomo que você possa imaginar. E se você estiver perdendo algo, pode se envolver com a comunidade para construí-lo, pois este grande projeto é de código aberto. Só posso encorajá-lo a experimentar, pois esta é provavelmente a forma mais fácil de entrar no mundo dos veículos autônomos. Mas aqui vai uma dica profissional: experimente com um veículo simples antes de construir um barco RC gigante.

Aqui está uma pequena lista das configurações avançadas que fiz para minha configuração de hardware específica:

• Mapeamento de canal alterado no RC MAP

  • Pitch 2-> 3
  • Acelerador 3-> 2
• LEDs RGB I2C ativados
• Tipo de Quadro = Barco

• Configuração da direção deslizante

  • Canal 1 = ThrottleLeft
  • Canal 2 = ThrottleRight
• Canal 8 = FlightMode
• Canal 5 = Armar / Desarmar

• Configurar monitor de bateria e corrente

  • BATT_MONITOR = 4
  • Em seguida, reinicie. BATT_VOLT_PIN 12
  • BATT_CURR_PIN 11
  • BATT_VOLT_MULT 11.0

Etapa 9: Cérebro: controlador de LED personalizado

Primeiro prêmio no Make it Move Contest 2020