Construir un vaixell amb conducció automàtica (ArduPilot Rover): 10 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:10

Projectes Fusion 360 »

Saps què passa? Vehicles autònoms no tripulats. De fet, són tan genials que nosaltres (els meus col·legues de la uni i jo) vam començar a construir-ne un mateix el 2018. Per això també em vaig proposar aquest any acabar-lo finalment en el meu temps lliure.

En aquest instructiu, vull compartir aquest projecte amb vosaltres i ajudar-vos a construir el vostre propi vehicle autònom. També he creat un petit vídeo de YouTube que ratlla la superfície del projecte i us proporciona un resum ràpid de tots els contratemps que heu tingut durant el camí. Aquesta instrucció és la guia de correlació que explica com funciona realment aquesta cosa.

Per a qui és instructiu i com llegir-lo

Aquest instructable té en realitat dos propòsits. En primer lloc, vull compartir el que he construït i après i que us interessin a construir vehicles amb conducció autònoma. L’objectiu secundari és documentar el projecte i la majoria dels seus detalls, de manera que el proper grup d’estudiants de la meva antiga universitat, que recull el projecte, sàpiga què passa.

Si només esteu aquí per divertir-vos, podeu ignorar detalls com les llistes de paràmetres i els diagrames de cablejat precisos. Intentaré mantenir els passos molt genèrics al principi, de manera que es puguin aplicar a qualsevol vaixell ArduPilot RC i posar els detalls al final.

El projecte es va acabar en dues parts i l'Instruible segueix la mateixa estructura. Em referiré a la primera part com a "músculs", ja que inclou tota l'electrònica de potència i el casc dels vaixells. A continuació, vaig a repassar el "cervell", que és una petita caixa a la part superior del vaixell, que conté el controlador principal i totes les coses del transmissor del receptor.

Els orígens de la Kenterprise

Molt bé, aquí teniu el fons d’aquest projecte, si encara no l’heu sentit al vídeo. Aquest projecte va començar el 2018 quan encara era a la universitat. Estàvem al final del 4t semestre cap al 5è. A la nostra universitat podeu fer un projecte d’equip durant uns 6 mesos. Podeu triar entre una llista de projectes preparats (moltes possibilitats de tenir una bona nota) o iniciar el vostre propi projecte (ningú ho feia mai abans, que jo sàpiga). També obtindreu 12 punts de crèdit per aquest projecte, cosa que val la pena tant com la tesi de batxiller. D’aquesta manera el fet de fallar realment pot marcar la diferència en la vostra nota general.

Jo, per descomptat, vaig decidir començar un projecte des de zero i vaig trobar quatre pobres ànimes que em seguien en aquest viatge cap a la bomba d’escombraries d’un projecte d’equip. Vam començar amb un equip mínim de 5 persones, però 2 de nosaltres vam marxar més tard. També ens van donar 1500 €, PER we no se’ns va permetre gastar-los en cap d’aquestes belles botigues en línia xineses que sempre disposen de l’electrònica més recent i més avançada. En canvi, estàvem obligats a vells proveïdors alemanys d’electrònica. Spoiler: és gairebé impossible aconseguir components de vaixells autònoms d'aquesta manera.

La idea original

Quan vam pensar en una idea per al projecte, vam pensar en fer alguna cosa relacionada amb els drons, ja que els drones són el més divertit de la història. Tot i que els drons voladors normals ja són una cosa i volíem construir alguna cosa més nova. Així que vam decidir construir un vaixell amb drons. Tenim aquesta idea a causa d’un llac proper.

El llac cobreix una superfície de 12 km ^ 2 i té una profunditat de només 1,5 m. Això vol dir que s’escalfa durant el mes d’estiu, mentre que també hi ha menys aigua. Sabeu què li agraden a les formes de vida de les aigües càlides: els cianobacteris, també coneguts com a algea blava a Alemanya. En les condicions adequades, aquestes coses es poden reproduir en poc temps i cobrir àmplies zones, tot produint toxines que poden perjudicar a humans i animals. L’objectiu del vaixell era escombrar regularment la superfície del llac i mesurar la concentració d’algues. A continuació, les dades recopilades es poden imprimir en un mapa de calor per entendre en quines circumstàncies s’inicia l’algea i també per emetre avisos en temps real a locals i turistes.

Un altre spoiler: mai no vam poder construir un conjunt de mesura per a algea blava i instal·lar-lo en un vaixell, ja que aquests conjunts són costosos i normalment s’allotgen en un bastidor d’1 x 1 x 2 m en un vaixell, que és una mida poc pràctica per a 1 m de llarg vaixell. El nou objectiu és crear mapes de profunditat del llac de manera automàtica i econòmica per permetre al biòleg local veure com canvia el llit del llac amb el pas del temps. Ara mateix, l’escaneig és molt costós a causa de la mà d’obra necessària.

Una espiral cap avall

Tornem a la història. Durant els primers dos mesos de recollir coneixements i planificació, vam considerar el que necessitaria un vaixell d’aquest tipus: un casc, un tren d’accionament elèctric, capacitats d’autoconducció, controlabilitat d’Internet,…. Va ser aleshores quan vaig decidir que havíem de construir gairebé tot nosaltres mateixos amb un enfocament en la conducció autònoma. Aquesta va ser una mala idea, una idea que estava pràcticament condemnada a fracassar i a endevinar què va fer? Exactament, 6 mesos després havíem abocat el nostre temps i suor en un enorme vaixell RC, el Kenterprise (infografia a la imatge 4). En el camí vam lluitar amb diners limitats, sense dispositius electrònics disponibles i amb una mala gestió de l’equip, cosa que assumeixo la major part de la responsabilitat.

Allà hi havia, el Kenterprise, un vehicle de mesura autònom que no era ni autònom ni mesurava res. Poc èxit com es pot veure. Ens vam fer a la brasa durant la nostra presentació final. Per sort, el nostre professor reconeix el nostre treball escoltat i encara ens ha donat una nota correcta, pitjor que qualsevol altre grup de projectes dels darrers anys, però bé.

Actualització del 2020

Consideraria que aquest projecte d’estudiant seria un foc absolut d’escombraries, però com diu el vell refrany: “les cicatrius d’un foc d’escombraries us fan més forts”. Aquesta experiència realment em va ajudar a escalar adequadament els meus objectius i a mantenir-me concentrat en tots els meus següents projectes. També m’encanta la idea d’un vehicle no tripulat que pugui ajudar els biòlegs a fer prospeccions de llacs i l’atractiu general de construir un vaixell autònom. És per això que ara, un any després, volia acabar-lo amb el meu recent coneixement de drons FPV, el bell projecte Open Source ArduPilot i la potència dels llocs electrònics barats.

L'objectiu no era convertir-lo en un vaixell de mesura complet, sinó posar en marxa tots els sistemes i instal·lar un pilot automàtic. No ha de ser perfecte. Només volia veure aquest vaixell conduir-se com una prova de concepte.

Llavors, passaré el vaixell autònom WORKING a la universitat per a futurs projectes com cartografiar el fons marí. Per cert, no estava sola. El meu amic Ammar, que també formava part del grup del projecte el 2018, em va ajudar a provar el vaixell.

Sense més preàmbuls, entrem-hi

Pas 1: Músculs: el casc

El casc és la part més important del vaixell. No només per les seves enormes dimensions (100 cm * 80 cm), sinó també perquè va costar molt de temps construir aquesta estructura personalitzada. Si ho tornés a fer, definitivament optaria per les peces de prestatge. Un vaixell RC fora del prestatge per desgràcia no estava a les cartes per a nosaltres, ja que aquests vaixells tenen una capacitat de càrrega útil molt limitada. Alguna cosa com un bodyboard o una taula de surf o només un parell de canonades de PVC de la ferreteria haurien estat una solució molt més senzilla que només puc recomanar.

De totes maneres, el nostre casc va començar amb un model 3D a Fusion 360. Vaig fer un model molt detallat i vaig passar per diverses iteracions abans de començar a construir-lo. Em vaig assegurar de donar a cada component del model els pesos adequats i fins i tot vaig modelar l'interior. Això em va permetre conèixer el pes aproximat del vaixell abans de construir-lo. També vaig fer uns quants calibracions de flotabilitat introduint una "línia d'aigua", tallant el vehicle amb ell i calculant el volum que hi havia sota l'aigua. El vaixell és un catamarà, ja que aquest tipus de vehicle promet una estabilitat superior, després un vaixell amb un únic casc.

Després d'un munt d'hores de modelatge, vam començar a donar vida a l'embarcació tallant la forma bàsica dels dos cascs de plaques de poliestirè. Després es van tallar a la forma, es van omplir forats i vam realitzar una gran quantitat de poliment. El pont que connecta els dos cascs és només una gran caixa de fusta.

Ho cobrim tot amb 3 capes de fibra de vidre. Aquest pas va trigar unes 3 setmanes i va implicar dies de poliment manual per obtenir una superfície decentment llisa (no es recomana 0/10). Després d’això, el vam pintar amb un bonic groc i vam afegir el nom de "Kenterprise". El nom és una combinació de la paraula alemanya "kentern" que es tradueix per enfonsament i la nau espacial Star Trek "USS Enterprise". Tots vam pensar que aquest nom era absolutament adequat per a la monstruositat que vam crear.

Pas 2: Músculs: sistema de propulsió

Un vaixell sense motors ni veles té les característiques de conducció d’un tros de fusta a la deriva. Per tant, calia afegir un sistema de propulsió al casc buit.

M'agradaria donar-vos un altre spoiler: els motors que escollim són massa potents. Vaig a descriure la solució actual i les seves mancances i també proposaré un sistema de propulsió alternatiu.

La solució actual

Realment no sabíem quina embranzida necessitava el vaixell, de manera que vam aconseguir dos d'aquests motors de vaixell de competició. Cadascun d'aquests està pensat per alimentar un vaixell de carreres RC d'1 m de llargada i el controlador de velocitat electrònic corresponent (ESC) pot subministrar 90A contínuament (aquest consum esgotaria una gran bateria de cotxe en una hora).

També requereixen refrigeració per aigua. Normalment, simplement connecteu l’ESC i el motor amb alguns tubs, poseu l’entrada a la part davantera del vaixell i col·loqueu la sortida davant de l’hèlix. D’aquesta manera l’hèlix estira l’aigua del llac pel sistema de refrigeració. Tanmateix, el llac en qüestió no sempre és net i aquesta solució pot obstruir el sistema de refrigeració i provocar una avaria del motor mentre es troba fora del llac. És per això que vam decidir apostar per un bucle de refrigeració intern que bombés l’aigua a través d’un intercanviador de calor a la part superior del casc (imatge 3).

De moment, el vaixell té dues ampolles d’aigua com a dipòsits i no té intercanviador de calor. Els dipòsits simplement augmenten la massa tèrmica, de manera que els motors triguen molt més a escalfar-se.

L'eix del motor està connectat a l'accessori mitjançant dues juntes universals, un eix i un anomenat tub de popa, que està destinat a mantenir l'aigua fora. Podeu veure una vista lateral d’aquest muntatge a la segona imatge. El motor està muntat en un angle amb un suport imprès en 3D i els accessoris també s’imprimeixen (perquè he trencat els vells). Em va sorprendre força que aquests accessoris suportessin les forces dels motors. Per donar suport a la seva força, vaig fer les fulles de 2 mm de gruix i les vaig imprimir amb un farciment 100%. Dissenyar i imprimir els accessoris és en realitat una oportunitat fantàstica per provar diferents tipus d’atrezzo i trobar-ne el més eficient. He adjuntat els models 3D dels meus accessoris.

Una possible alternativa

Les proves van demostrar que el vaixell només necessita un 10-20% del rang de l’accelerador per moure’s lentament (a 1 m / s). Anar directament al 100% de l’accelerador provoca una enorme pujada de corrent, que desactiva completament tot el vaixell. A més, el requisit d’un sistema de refrigeració és força molest.

Una solució millor podria ser l'anomenat propulsor. Un propulsor té el motor connectat directament a l'hèlix. Tot el conjunt es submergeix i, per tant, es refreda. Aquí hi ha un enllaç a un propulsor petit amb l’ESC corresponent. Això pot proporcionar un corrent màxim de 30 A, que sembla una mida més adequada. Probablement crearà pics de corrent més petits i l’accelerador no ha de limitar-se tant.

Pas 3: Músculs: direcció

La propulsió és fresca, però també cal girar un vaixell. Hi ha diverses maneres d’aconseguir-ho. Les dues solucions més habituals són Timons i empenta diferencial.

Els timons semblaven una solució òbvia, així que vam apostar per això. Vaig modelar un conjunt de timons a Fusion i vaig imprimir en 3D els timons, les frontisses i un servomuntatge. Per als servos, escollim dos grans de 25 kg per assegurar-nos que els timons relativament grans eren capaços de suportar l’arrossegament de l’aigua. Després, el servo es va col·locar a l'interior del casc i es va connectar al timó de l'exterior a través d'un forat mitjançant cables prims. Adjunto un vídeo dels timons en acció. És molt agradable veure com es mou aquest conjunt mecànic.

Tot i que els timons tenien un aspecte fantàstic, les primeres proves de prova van revelar que el radi de gir amb ells és d’uns 10 m, cosa que és terrible. A més, els timons tendeixen a desconnectar-se dels servos, cosa que fa que la barca no pugui dirigir-se. El punt feble final és el forat d’aquests cables. Aquest forat estava tan a prop de l’aigua que la marxa enrere va provocar que fos submergit i, per tant, inundés l’interior del casc.

En lloc d’intentar solucionar aquests problemes, vaig treure els timons junts, vaig tancar els forats i vaig buscar una solució d’empenta diferencial. Amb empenta diferencial, els dos motors giren en sentit contrari per fer girar el vehicle. Com que el vaixell és gairebé tan ample com curt i els motors es situen molt lluny del centre, això permet girar in situ. Només requereix una mica de treball de configuració (programació dels ESC i del controlador principal). Tingueu en compte que un vaixell que utilitzi empenta diferencial girarà en cercles si falla un dels motors. És possible que ho hagués experimentat una o dues vegades a causa del problema actual de pujada descrit al pas anterior.

Pas 4: Músculs: bateria

A mi em sembla que els components RC, com els que s’utilitzen en aquest vaixell, poden ser alimentats per gairebé qualsevol cosa, des d’una bateria de rellotge fins a una central nuclear. Obbviament, això és una mica exagerat, però tenen un rang de tensió bastant ampli. Aquest interval no s’escriu a les dades de dades, almenys no en volts. Està amagat a la classificació S. Aquesta classificació descriu quantes cel·les de bateria de la sèrie pot gestionar. En la majoria dels casos es refereix a cèl·lules de polímer de liti (LiPo). Aquests tenen un voltatge de 4,2 V quan estan completament carregats i un voltatge d’uns 3 V quan estan buits.

Els motors de vaixells afirmen ser capaços de manejar de 2 a 6 segons, cosa que es tradueix en un rang de tensió de 6 V fins a 25,2 V. Tot i que no sempre confiaria en el límit superior, ja que se sap que alguns fabricants col·loquen components a les seves plaques que només poden suportar tensions inferiors.

Això significa que hi ha una gran varietat de bateries utilitzables sempre que puguin subministrar el corrent requerit. I en realitat vaig passar per un parell de bateries diferents abans de construir-ne una de adequada. Aquí teniu un resum ràpid de les tres iteracions de bateria que va passar el vaixell (fins ara).

1. Bateria LiPo

Quan vam planejar el vaixell, no teníem ni idea de quanta energia consumiria. Per a la primera bateria, escollim construir un paquet a partir de les conegudes cèl·lules de ions de liti 18650. Els hem soldat en un paquet 4S 10P amb tires de níquel. Aquest paquet té un rang de voltatge de 12V a 16,8V. Cada cel·la té 2200mAh i té una taxa màxima de descàrrega de 2C (força feble), de manera que 2 * 2200mA. Com que hi ha 10 cel·les en paral·lel, pot produir corrents màxims de només 44A i té una capacitat de 22Ah. També vam equipar el paquet amb una placa de gestió de bateries (més informació sobre BMS més endavant) que s’encarrega de l’equilibri de càrrega i limita el corrent a 20A.

En provar el vaixell, va resultar que 20A de corrent màxima era gairebé inferior al que consumeixen els motors i que el BMS estava tallant la potència constantment si no teníem cura amb la vareta del trot. És per això que vaig decidir fer pont al BMS i connectar la bateria directament als motors per obtenir els 44Amps complets. Mala idea!!! Tot i que les bateries aconseguien proporcionar una mica més d’energia, les tires de níquel que connectaven les cel·les no podien suportar-la. Una de les connexions es va fondre i va provocar que l’interior de fusta de l’embarcació produís fum.

Sí, per tant, aquesta bateria no era realment adequada.

2. Bateria del cotxe

Per a la prova de concepte del 2020, vaig decidir utilitzar una bateria més gran. Tot i això, no volia gastar diners extra, així que vaig utilitzar una bateria de cotxe antiga. Les bateries del cotxe no estan pensades per estar completament descarregades i recarregades, sempre s’han de mantenir a plena càrrega i només s’han d’utilitzar per a esclats de corrent curts per engegar un motor. Per això s’anomenen bateries d’arrencada. L’ús com a bateria d’un vehicle RC redueix significativament la seva vida útil. Hi ha un altre tipus de bateria de plom que sovint té el mateix factor de forma i està especialment dissenyada per descarregar-se i recarregar-se diverses vegades, anomenada bateria de cicle profund.

Era conscient de les deficiències de la meva bateria, però volia provar ràpidament el vaixell i la bateria era vella de totes maneres. Bé, va sobreviure a 3 cicles. Ara el voltatge baixa de 12V a 5V cada vegada que toco l’accelerador.

3. Bateria LiFePo4

"La tercera vegada és un encant" és el que diuen. Com que encara no volia gastar els meus propis diners, vaig demanar ajuda a la meva universitat. Efectivament, van tenir la bateria dels meus somnis durant tot el temps. El nostre Uni participa a la competició "Formula Student Electic" i, per tant, compta amb un cotxe de carreres elèctric. L’equip de carreres va canviar prèviament de cèl·lules LiFePo4 a cèl·lules LiPo 18650, ja que són més lleugeres. Per tant, tenen una reserva de diverses cèl·lules LiFePo4 usades que ja no necessiten.

Aquestes cèl·lules difereixen de les cèl·lules LiPo o LiIon en el seu rang de voltatge. Tenen una tensió nominal de 3,2V i oscil·la entre 2,5V i 3,65V. Vaig reunir 3 d'aquestes cèl·lules de 60 Ah en un paquet 3S. Aquest paquet pot proporcionar corrents màximes de 3C àlies. 180A i té una tensió màxima de només 11V. Vaig decidir buscar una tensió del sistema més baixa per disminuir el corrent del motor. Aquest paquet finalment em va permetre conduir el vaixell durant més de 5 minuts i provar les capacitats d’autoconducció.

Una paraula sobre la càrrega de la bateria i la seguretat

Les bateries concentren l’energia. L’energia es pot convertir en calor i, si aquesta calor pren la forma d’un foc de bateria, teniu un problema a la mà. Per això, heu de tractar les bateries amb el respecte que mereixen i equipar-les amb l'electrònica adequada.

Les cel·les de la bateria tenen 3 maneres de morir.

1. Descarregant-los per sota de la seva tensió mínima nominal (mort per fred)
2. carregar-los per sobre de la seva tensió nominal màxima (pot causar inflor, incendis i explosions)
3. dibuixant massa corrent o escurçant-los (així que realment he d’explicar per què pot ser dolent)

Un sistema de gestió de bateries impedeix tot això, per això els hauríeu d’utilitzar.

Pas 5: Músculs: cablejat

El cablejat de la part muscular es mostra a la primera imatge. A la part inferior tenim la bateria que s’hauria de fusionar amb un fusible adequat (ara mateix no n’hi ha cap). He afegit dos contactes externs per connectar un carregador. Seria una bona idea substituir-los per un connector XT60 adequat.

Després tenim un gran interruptor de bateria que connecta la resta del sistema a la bateria. Aquest interruptor té una clau real i, permeteu-me que us ho digui, és molt satisfactori girar-lo i veure com el vaixell cobra vida.

El cervell està connectat a la terra de les bateries mentre els ESC i Servos estan separats per una resistència de derivació. Això permet mesurar el corrent a través de la petita connexió taronja, ja que provoca una petita caiguda de tensió sobre la resistència de derivació. La resta del cablejat és de vermell a vermell i negre a negre. Com que els servos ja no s’utilitzen, només es poden ignorar. Les bombes de refrigeració són l’únic component de l’embarcació que requereix exactament 12V i no sembla que funcionin bé si la tensió és més alta o inferior a aquesta. Per tant, necessiten un regulador si la tensió de la bateria és superior a 12 V o un convertidor intensificat si és inferior a aquesta.

Amb la direcció del timó, tots dos cables de senyal ESC anirien al mateix canal del cervell. No obstant això, el vaixell ara fa servir empenta diferencial també coneguda com. direcció antilliscant, de manera que cada ESC ha de tenir el seu propi canal separat i els servos no són necessaris en absolut.

Pas 6: Cervell: components

El cervell és una gran caixa plena d’electrònics interessants. Molts dels quals es poden trobar als drons de carreres FPV, i alguns d’ells van ser realment trets del meu propi dron. La primera imatge mostra tots els mòduls electrònics. S’apilen perfectament els uns sobre els altres mitjançant separadors de PCB de llautó. Això és possible perquè els components FPV es presenten en factors de forma especials anomenats lloc de pila. De baix a dalt, la nostra pila conté el següent:

Taula de distribució d'energia (PDB)

Això fa exactament allò que el nom implica i distribueix el poder. Hi entren dos cables de la bateria i ofereixen múltiples coixinets de soldadura per connectar diferents mòduls a la bateria. Aquest PDB també ofereix un regulador de 12V i 5V.

Controlador de vol (FC)

El controlador de vol executa el firmware ArduPilot Rover. Fa diverses coses. Controla els controladors del motor mitjançant diverses sortides PWM, controla la tensió i el corrent de la bateria, es connecta als diferents sensors i dispositius d’entrada i sortida i també disposa d’un giroscopi. Es podria dir que aquest petit mòdul és el cervell real.

Receptor RC

El receptor està connectat a un control remot. En el meu cas, es tracta d’un comandament FlySky per a avions RC que té deu canals i fins i tot estableix una comunicació bidireccional perquè el comandament també pugui rebre senyals del receptor. Els seus senyals de sortida van directament a la FC a través d’un sol cable mitjançant l’anomenat protocol I-bus.

Transmissor de vídeo (VTX)

La caixa del cervell inclou una petita càmera analògica. El senyal de vídeo de la càmera es passa al FC que afegeix una pantalla en pantalla (OSD) al flux de vídeo, que conté informació com el voltatge de la bateria. Després es transmet al VTX que el transmet a un receptor especial de 5,8 GHz a l’altre extrem. Aquesta part no és estrictament necessària, però és genial poder veure el que veu el vaixell.

A la part superior de la caixa hi ha un munt d’antenes. Un és del VTX, dos del receptor de RC. Les altres dues antenes són els components següents.

Mòdul de telemetria

L'antena de 433 MHz pertany a un mòdul de telemetria. Aquest petit transmissor és un dispositiu d’entrada / sortida que connecta el controlador de vol a l’estació de terra (un ordinador portàtil amb un dongle USB de 433 MHz). Aquesta connexió permet a l’operador canviar remotament els paràmetres i obtenir dades dels sensors interns i externs. Aquest enllaç també es pot utilitzar per controlar remotament l’embarcació.

GPS i brúixola

El gran fet rodó que hi ha a la part superior del vaixell en realitat no és una antena. Bé, ho és, però també és tot un mòdul GPS i un mòdul de brúixola. Això és el que permet al vaixell conèixer la seva posició, velocitat i orientació.

Gràcies al creixement del mercat dels drons, hi ha una gran varietat de components per triar per a cada mòdul. El més probable que vulgueu canviar és el FC. Si voleu connectar més sensors i necessiteu més entrades, hi ha diverses opcions de maquinari més potents. Aquí teniu una llista de tots els FC compatibles amb ArduPilot, fins i tot hi ha un pi de gerds.

I aquí teniu una petita llista dels components exactes que he utilitzat:

• FC: Omnibus F4 V3S Aliexpress
• Receptor RC: Flysky FS-X8B Aliexpress
• Conjunt de transmissors de telemetria: 433 MHz 500 mW Aliexpress
• VTX: VT5803 Aliexpress
• GPS i brúixola: M8N Aliexpress
• Tancament: 200x200x100 mm IP67 Aliexpress
• Control remot: FLYSKY FS-i6X Aliexpress
• Receptor de vídeo: Skydroid 5, 8 Ghz Aliexpress

Pas 7: Cervell: cablejat

El cervell obté el voltatge de funcionament directament de la bateria. També obté una tensió analògica de la derivació de corrent i emet els senyals de control dels dos motors. Són les connexions externes accessibles des de l’exterior de la caixa cerebral.

L’interior es veu molt més enrevessat. Per això vaig fer el petit diagrama de cablejat de la primera imatge. Això mostra les connexions entre tots els components que he descrit al pas anterior. També he fet un parell de cables d’extensió per als canals de sortida PWM i el port USB i els he encaminat a la part posterior del recinte (vegeu la imatge 3).

Per muntar la pila a la caixa he utilitzat una placa base impresa en 3D. Com que els components (especialment el VTX) produeixen calor, també he connectat un ventilador de 40 mm amb un altre adaptador imprès en 3D. Vaig afegir 4 peces de plàstic negre a les vores per cargolar la caixa al vaixell sense necessitat d’obrir la tapa. S'adjunten els fitxers STL de totes les parts impreses en 3D. Vaig utilitzar epoxi i una mica de cola calenta per enganxar-ho tot al.

Pas 8: Cervell: configuració d'ArduPilot

El Wiki Ardupilot descriu com configurar un rover amb molt de detall. Aquí teniu la documentació de Rover. Aquí només vaig a ratllar la superfície. Bàsicament, hi ha els següents passos per fer funcionar un ArduPilot Rover després que tot estigui connectat correctament:

1. Firmware Flash ArduPilot a FC (Tipp: podeu fer servir Betaflight, un programari de drons FPV comú)
2. Instal·leu un programari de Ground Station com Mission Planner i connecteu la placa (consulteu la interfície d’usuari del mission planner a la imatge 1)

3. Feu una configuració bàsica de maquinari

   • calibrar giroscòpic i brúixola
   • calibrar el comandament a distància
   • configuració dels canals de sortida

4. Feu una configuració més avançada passant per la llista de paràmetres (imatge 2)

   • sensor de tensió i corrent
   • mapatge de canals
   • LEDs
5. Feu una prova i ajusteu els paràmetres de l’accelerador i la direcció (imatge 3)

I boom, tens un rover autònom. Per descomptat, tots aquests passos i configuracions triguen una mica i coses com calibrar la brúixola poden ser força tediosos, però amb l’ajuda dels documents, els fòrums ArduPilot i els tutorials de YouTube podeu arribar-hi.

ArduPilot us ofereix un parc infantil avançat amb centenars de paràmetres que podeu utilitzar per construir pràcticament qualsevol vehicle autònom que pugueu pensar. I si us falta alguna cosa, podeu col·laborar amb la comunitat per construir-lo, ja que aquest gran projecte és de codi obert. Només puc animar-vos a provar-ho, ja que probablement és la manera més senzilla d’entrar al món dels vehicles autònoms. Però aquí teniu un petit consell professional: proveu-ho amb un vehicle senzill abans de construir un vaixell RC gegant.

Aquí teniu una petita llista de la configuració avançada que he fet per a la configuració de maquinari en particular:

• S'ha canviat l'assignació de canals a RC MAP

  • Parcel·la 2-> 3
  • Accelerador 3-> 2
• LEDs RGB I2C activats
• Tipus de marc = Vaixell

• Configuració de la direcció antilliscant

  • Canal 1 = ThrottleLeft
  • Canal 2 = ThrottleRight
• Canal 8 = FlightMode
• Canal 5 = Armar / Desarmar
• Configureu el monitor de corrent i bateria
  • BATT_MONITOR = 4
  • A continuació, reinicieu. BATT_VOLT_PIN 12
  • BATT_CURR_PIN 11
  • BATT_VOLT_MULT 11.0

Pas 9: cervell: controlador LED personalitzat

Primer premi del concurs Make it Move 2020