DIY Smart Follow Me Drone With Camera (Βασισμένο σε Arduino): 22 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:38

Τα drones είναι πολύ δημοφιλή παιχνίδια και εργαλεία αυτές τις μέρες. Μπορείτε να βρείτε επαγγελματικά και ακόμη και αρχάριους κηφήνες και ιπτάμενα gadget στην αγορά. Έχω τέσσερα drones (quadcopters και hexcopters), γιατί λατρεύω όλα όσα πετούν, αλλά η 200η πτήση δεν είναι τόσο ενδιαφέρουσα και αρχίζει να είναι βαρετή, έτσι αποφάσισα ότι θα φτιάξω το δικό μου drone με μερικές επιπλέον δυνατότητες. Μου αρέσει να προγραμματίζω το Arduino και να σχεδιάζω κυκλώματα και gadget, έτσι άρχισα να το κατασκευάζω. Χρησιμοποίησα τον ελεγκτή πτήσης MultiWii που βασίζεται στο τσιπ ATMega328 που χρησιμοποιείται επίσης στο Arduino UNO, οπότε ο προγραμματισμός ήταν αρκετά απλός. Αυτό το drone μπορεί να συνδεθεί με ένα smartphone Android που στέλνει τα δεδομένα GPS του στο drone, που συγκρίνεται με το δικό του σήμα GPS, και μετά αρχίζει να ακολουθεί το τηλέφωνο, οπότε αν κινηθώ στο δρόμο το drone με ακολουθεί. Φυσικά έχει ακόμη πολλές αποτυχίες, γιατί δεν μπόρεσα να κάνω επαγγελματικό drone, αλλά ακολουθώ το τηλέφωνο, κάνω βίντεο και επίσης διαθέτει έναν υπερηχητικό αισθητήρα απόστασης για να αποφύγω τα εμπόδια στον αέρα. Νομίζω ότι αυτό είναι λίγο πολύ χαρακτηριστικά από ένα σπιτικό drone. Το συντομότερο δυνατό θα ανεβάσω ένα βίντεο σχετικά με μια πτήση, αλλά είναι δύσκολο να κάνω δίσκους καλής ποιότητας με ένα πάντα κινούμενο drone.

Βήμα 1: Κύριες ιδιότητες

Το drone είναι σχεδόν πλήρως αυτόματο, δεν χρειάζεται να το ελέγχετε, επειδή ακολουθεί το τηλέφωνό σας που είναι συνήθως στο ποδήλατό σας. Ο αισθητήρας υπερήχων βοηθά στην παράκαμψη δέντρων, κτιρίων και άλλων εμποδίων και το GPS δίνει πολύ ακριβή δεδομένα θέσης, αλλά ας δούμε τι έχουμε συνολικά:

• Μπαταρία 1000mAh, αρκετή για 16-18 λεπτά συνεχούς πτήσης
• αισθητήρας υπερήχων για αποφυγή εμποδίων στον αέρα
• Μονάδα Bluetooth για λήψη δεδομένων από το τηλέφωνο
• Μικροελεγκτής με βάση το Arduino
• ενσωματωμένο γυροσκόπιο
• ρυθμιζόμενο μέγιστο ύψος (5 μέτρα)
• όταν η μπαταρία είναι χαμηλή προσγειώνεται αυτόματα στο τηλέφωνο (ελπίζουμε στα χέρια σας)
• κοστίζει περίπου $ 100 για την κατασκευή
• μπορεί να προγραμματιστεί σε οτιδήποτε
• με τη βοήθεια του GPS μπορείτε να στείλετε το drone σε οποιεσδήποτε συντεταγμένες
• quadcopter desing
• εξοπλισμένη με βιντεοκάμερα 2MP 720p HQ
• ζυγίζει 109 γραμμάρια (3,84 ουγγιές)

Αυτό είναι το μόνο που μπορεί να κάνει η πρώτη έκδοση, φυσικά θέλω να το αναπτύξω. Κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού θέλω να χακάρω το μεγαλύτερο drone μου με αυτό το λογισμικό.

Βήμα 2: Βίντεο δοκιμής πτήσης

Ζήτησα από δύο καλούς φίλους μου να περπατήσουν μπροστά από το drone, ενώ ήμουν κάτω από το drone, για να το σώσω αν πέσει κάτω. Αλλά η δοκιμή πέτυχε και, όπως μπορείτε να δείτε, το drone δεν είναι ακόμα πολύ σταθερό, αλλά λειτούργησε. Ο αριστερός άντρας με κίτρινο μπλουζάκι κρατούσε το τηλέφωνο, το οποίο μετέδιδε τα δεδομένα GPS. Η ποιότητα βίντεο με αυτήν την κάμερα δεν είναι η καλύτερη, αλλά δεν βρήκα κάμερες χαμηλού βάρους 1080p.

Βήμα 3: Συγκέντρωση εξαρτημάτων και εργαλείων

Για αυτό το έργο χρειάζεστε μερικά νέα και ασυνήθιστα μέρη. Σχεδίασα από χαμηλό βάρος και ανακυκλωμένα μέρη για να μειώσω το κόστος και πέτυχα πολύ καλά υλικά για το πλαίσιο. Ας δούμε όμως τι χρειαζόμαστε! Αγόρασα την μάρκα Crius του χειριστηρίου πτήσης από το Amazon.com και δούλεψα

Εργαλεία:

• Συγκολλητικό σίδερο
• Κόλλα Gun
• Κόπτης
• Κόφτης καλωδίων
• Περιστροφικό εργαλείο
• Υπερκόλλα
• Ductape
• Λαστιχάκι

Μέρη:

• Ελεγκτής πτήσης MultiWii 32kB
• Σειριακή μονάδα GPS
• Σειριακός μετατροπέας I2C
• Μονάδα Bluetooth
• Αισθητήρας υπερήχων
• Καλαμάκια
• Πλαστικό Κομμάτι
• Αλληλοσύνδεση μηχανισμών
• Κινητήρες
• Προπέλες
• Βίδες
• L293D Motor Driver (ήταν κακή επιλογή, θα διορθώσω στη δεύτερη έκδοση)
• Μπαταρία ιόντων λιθίου 1000mAh

Βήμα 4: Συγκεντρώστε τις προπέλες

Αγόρασα αυτούς τους προωθητήρες με κινητήρες από το Amazon.com για 18 δολάρια, είναι ανταλλακτικά για το μη επανδρωμένο αεροσκάφος Syma S5X, αλλά μου φάνηκαν χρήσιμα, έτσι τα παρήγγειλα και λειτούργησαν μια χαρά. Απλώς πρέπει να βάλετε τον κινητήρα στην τρύπα του και να συνδέσετε τα στηρίγματα στο γρανάζι.

Βήμα 5: Σχηματικό κύκλωμα

Να κοιτάτε πάντα το σχηματικό ενώ εργάζεστε και να είστε προσεκτικοί με τις συνδέσεις.

Βήμα 6: Συγκόλληση κινητήρων στον οδηγό

Τώρα πρέπει να κολλήσετε όλα τα καλώδια από τους κινητήρες στο IC του οδηγού κινητήρα L293D. Κοιτάξτε τις εικόνες, λένε πολλά περισσότερα, πρέπει να συνδέσετε μαύρα και μπλε καλώδια στο GND και θετικά καλώδια στις εξόδους 1-4, όπως και εγώ. Το L293D μπορεί να οδηγήσει αυτούς τους κινητήρες, αλλά προτείνω να χρησιμοποιήσετε ορισμένα τρανζίστορ ισχύος επειδή αυτό το τσιπ δεν μπορεί να χειριστεί και τους τέσσερις κινητήρες σε υψηλή ισχύ (πάνω από 2 Amper). Μετά από αυτό το κομμένο καλαμάκι 15 εκατοστών, αυτά θα κρατήσουν τους κινητήρες στη θέση τους. Χρησιμοποίησα πολύ δυνατά καλαμάκια που πήρα από ένα τοπικό φούρνο και καφέ. Βάλτε αυτά τα καλαμάκια απαλά στα γρανάζια του κινητήρα.

Βήμα 7: Συναρμολόγηση του πλαισίου

Παρακαλώ δώστε προσοχή στη δεύτερη εικόνα, η οποία δείχνει πώς εξοπλίζετε τις προπέλες. Χρησιμοποιήστε λίγη θερμή κόλλα και σούπερ κόλλα για να ταιριάξετε και στους τέσσερις έλικες και, στη συνέχεια, ελέγξτε τις συνδέσεις. Είναι πολύ σημαντικό οι έλικες να βρίσκονται στην ίδια απόσταση μεταξύ τους.

Βήμα 8: Προσθέστε καλώδια στο L293D

Πάρτε τέσσερα καλώδια άλματος γυναικών και γυναικών και κόψτε το στη μέση. Στη συνέχεια, κολλήστε τα στις υπόλοιπες ακίδες του IC. Αυτό θα βοηθήσει στη σύνδεση των ακίδων με τις ακίδες εισόδου/εξόδου του Arduino. Τώρα ήρθε η ώρα να φτιάξουμε το κύκλωμα.

Βήμα 9: Το κύκλωμα

Όλες οι μονάδες περιλαμβάνονται με το κιτ ελεγκτή πτήσης που αποδόμησα, οπότε πρέπει απλώς να τα συνδέσετε μεταξύ τους. Το Bluetooth πηγαίνει στη σειριακή θύρα, το GPS πρώτα στον μετατροπέα I2C και στη συνέχεια στη θύρα I2C. Τώρα μπορείτε να το εξοπλίσετε στο drone σας.

Βήμα 10: Τοποθέτηση του κυκλώματος στο πλαίσιο

Χρησιμοποιήστε ταινία διπλής όψης και προσθέστε πρώτα το GPS. Αυτή η ταινία σφουγγαριού συγκρατεί τα πάντα στη θέση της, επομένως κολλήστε κάθε μονάδα ένα προς ένα στο πλαστικό κομμάτι. Εάν τελειώσετε με αυτό, μπορείτε να συνδέσετε τις ακίδες του οδηγού κινητήρα στο MultiWii.

Βήμα 11: Σύνδεση των δύο κυκλωμάτων

Οι ακίδες εισόδου πηγαίνουν στους D3, D9, D10, D11, ενώ οι άλλοι θα πρέπει να συνδεθούν με τους ακροδέκτες VCC+ και GND. Το σχήμα θα ανέβει αύριο.

Βήμα 12: Μπαταρία…

Χρησιμοποίησα μερικές λαστιχένιες λωρίδες για να στερεώσω την μπαταρία μου στο κάτω μέρος του κηφήνα και κρατάει εκεί αρκετά δυνατά. Συνδέθηκα και δούλεψα, ακριβώς όπως το φανταζόμουν.

Βήμα 13: Ο υπερηχητικός αισθητήρας

Ο αισθητήρας σόναρ είναι στερεωμένος στο drone με μια λαστιχένια ζώνη και συνδέεται με τις ακίδες D7 και D6 του ελεγκτή MultiWii.

Βήμα 14: Πώς να το προγραμματίσετε;

Πρέπει να χρησιμοποιήσετε μια σειριακή μονάδα FTDI για να προγραμματίσετε το τσιπ. Το κιτ περιλαμβάνει επίσης τη μονάδα προγραμματιστή.

Βήμα 15: Πώς λειτουργεί ένα GPS;

Το Global Positioning System (GPS) είναι ένα σύστημα πλοήγησης που βασίζεται στο διάστημα και παρέχει πληροφορίες για την τοποθεσία και το χρόνο σε όλες τις καιρικές συνθήκες, οπουδήποτε στη Γη ή κοντά στη Γη, όπου υπάρχει απρόσκοπτη οπτική επαφή σε τέσσερις ή περισσότερους δορυφόρους GPS. Το σύστημα παρέχει κρίσιμες δυνατότητες σε στρατιωτικούς, πολιτικούς και εμπορικούς χρήστες σε όλο τον κόσμο. Η κυβέρνηση των Ηνωμένων Πολιτειών δημιούργησε το σύστημα, το διατηρεί και το καθιστά ελεύθερα προσβάσιμο σε οποιονδήποτε έχει δέκτη GPS. Οι μονάδες GPS τυπικά παρουσιάζουν μια σειρά τυπικών σειρών πληροφοριών, σύμφωνα με το πρωτόκολλο National Marine Electronics Association (NMEA). Περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τις τυπικές συμβολοσειρές δεδομένων NMEA μπορείτε να βρείτε σε αυτόν τον ιστότοπο.

Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τον προγραμματισμό διαβάστε αυτό:

Βήμα 16: Το Λογισμικό

Δεν ξέρω αν το λογισμικό έχει ήδη ανέβει στο τσιπ ή όχι, αλλά εδώ θα εξηγήσω τι πρέπει να κάνω. Κατεβάστε πρώτα την επίσημη βιβλιοθήκη MultiWii στον υπολογιστή σας. Εξαγάγετε το αρχείο.zip και, στη συνέχεια, ανοίξτε το αρχείο MultiWii.ino. Επιλέξτε "Arduino/Genuino UNO" και ανεβάστε το στον πίνακα σας. Τώρα ο μικροελεγκτής σας έχει προεγκατεστημένες όλες τις λειτουργίες. Το γυροσκόπιο, τα φώτα, το Bluetooth και ακόμη και η μικρή LCD (που δεν χρησιμοποιείται σε αυτό το έργο) λειτουργεί με τον ανεβασμένο κώδικα. Αλλά αυτός ο κώδικας μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο για έλεγχο εάν οι μονάδες λειτουργούν τέλεια ή όχι. Προσπαθήστε να γείρετε το drone και θα δείτε ότι οι κινητήρες θα περιστρέφονται εξαιτίας του γυροαισθητήρα. Πρέπει να τροποποιήσουμε τον κωδικό του ελεγκτή για να ακολουθήσουμε το τηλέφωνο.

Μετά από αυτό μπορείτε να φτιάξετε το δικό σας χακαρισμένο drone εάν μπορείτε να προγραμματίσετε το Arduino ή να ακολουθήσετε τις οδηγίες μου και να το κάνετε ένα drone "follow me".

Σύνδεσμος GitHub για το λογισμικό:

Επισκεφθείτε τον επίσημο ιστότοπο για περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τα λογισμικά:

Βήμα 17: Τροποποίηση του κώδικα

Έπρεπε να τροποποιήσω τον κωδικό των αισθητήρων και τον κωδικό του ελεγκτή που έδωσε προτροπές στο ATMega328, αλλά τώρα η μονάδα Bluetooth δίνει τρεις συντεταγμένες GPS και ανάλογα με αυτές κινείται το drone, οπότε αν οι συντεταγμένες x και y του τηλεφώνου μου είναι 46^44'31 " και 65^24 "13 'και οι συντεταγμένες του drone είναι 46^14'14" και 65^24 "0' τότε το dron θα κινηθεί προς μία κατεύθυνση μέχρι να φτάσει στο τηλέφωνο.

Βήμα 18: Εφαρμογή τηλεφώνου

Χρησιμοποίησα την εφαρμογή SensoDuino που μπορείτε να κατεβάσετε από εδώ στο smartphone σας: https://play.google.com/store/apps/details?id=com…. Συνδεθείτε στο drone μέσω Bluetooth και ενεργοποιήστε το GPS TX και την καταγραφή δεδομένων. Τώρα η εφαρμογή τηλεφώνου είναι έτοιμη.

Βήμα 19: Η κάμερα

Αγόρασα μια πολύ φθηνή κινεζική κάμερα μπρελόκ 720p και είχα εξαιρετική ποιότητα. Ταίριαξα στο κάτω μέρος του drone με ταινία διπλής όψης. Αυτή η κάμερα χρησιμοποιήθηκε σε πολλά από τα έργα μου και είναι πάντα καλή για χρήση, ζυγίζει 15 γραμμάρια και μπορεί να κάνει ένα πολύ καλό βίντεο.

Βήμα 20: Δοκιμή…

Το drone είναι ακόμα αχόρταγο γιατί δεν είναι επαγγελματικό έργο, αλλά λειτουργεί μια χαρά. Είμαι πολύ ευχαριστημένος με τα αποτελέσματα. Η απόσταση σύνδεσης ήταν περίπου 8 μέτρα που είναι υπεραρκετή για ένα τέτοιο drone. Το βίντεο έρχεται σύντομα και ελπίζω να σας αρέσει. Δεν είναι αγωνιστικό drone, αλλά είναι επίσης αρκετά γρήγορο.

Βήμα 21: Μελλοντικά σχέδια

Έχω επίσης ένα μεγαλύτερο drone και αν μπορώ να διορθώσω τα σφάλματα στον κώδικα θέλω να το χρησιμοποιήσω με αυτό μέσω σύνδεσης WiFi με μονάδα ESP8266. Έχει μεγαλύτερους ρότορες και μπορεί να σηκώσει ακόμη και ένα GoPro, όχι όπως στην πρώτη έκδοση. Αυτό το drone θα μπορούσε να είναι ένα χρήσιμο εργαλείο κατά την ποδηλασία, την οδήγηση, το σκι, το κολύμπι ή τον αθλητισμό, σας ακολουθεί πάντα.

Βήμα 22: Σας ευχαριστούμε που παρακολουθήσατε

Ελπίζω πραγματικά να σας άρεσε το Instuctable μου, και αν ναι, δώστε μου μια ευγενική ψήφο στον Διαγωνισμό Make It Fly. Αν έχετε ερωτήσεις μη διστάσετε να τις ρωτήσετε. Μην ξεχάσετε να μοιραστείτε και να δώσετε μια καρδιά αν νομίζετε ότι το αξίζει. Ευχαριστώ και πάλι για την παρακολούθηση!

Μπράβο, Imetomi

Επόμενος διαγωνισμός στο Outside 2016

Δεύτερο Βραβείο στον Διαγωνισμό Αυτοματισμού 2016

Δεύτερο Βραβείο στο Διαγωνισμό Make It Fly 2016