2016年5月28日 星期六

{1} 自製四軸無人機 - {使用預設PID} 飛行測試

網頁最後修改時間:2016/08/15 

經過一段時間的資料研讀、電路測試、機架製作、韌體測試、飛行測試,從小四軸一直到現在的大螺旋槳四軸機架,終於 !!! Finally !!!! 完成了 !

~~~ ^_^ ~~~ 喜樂交加中 !!!

一直以來就很想玩無人機,終於抓到空檔停下來專心做這一件事,直到無人機組裝並完成初步飛行測試,開始整理這段時間手邊的資料準備寫部落格。

因為還在規畫整個撰寫的流程,只差撰寫好上傳而已,所以先上傳初步測試結果的影片讓有興趣入門玩多軸無人機的參考一下。

若是想真正入門,除了自己動手做一台別無他法 ! 因為所有的東西 (韌體、零件組裝) 都是互相牽扯,不僅影響到感測器的校正也影響最終飛行的穩定度,牽一髮而動全身 ! 在開始計劃自己做一台之前,先看看這篇部落格的影片,以及接下來關於自製四軸無人機的系列文章。
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下面是簡單的硬體說明,注意所使用的鋰電池容量只有 300mAH:

Hardware:
  • 微控制器
    使用 Arduino Nano
  • 8520 空心杯馬達
    減速比大概 1:4.7 ~ 4.8
  • 空心杯馬達電調
    是一塊小電路板,上面空心杯馬達的驅動電路,接收來自 Arduino 的 PWM 訊號。鋰電池的電源從這邊接入再從上面的接腳分電到升壓模組,提升電壓到 5V 給控制板用。
    由於訊號輸入接腳不可以浮接會造成馬達誤動作,因此此空心杯電調我
    有再另外改過,效果就如影片中情況。
  • 鋰電池
    3.7V / 300 mAH ,好像是 20C 還是 25 C ( 是從其他無人機配件拿過來用的 ),忘了 ! 可以拿容量大一點的,可以飛比較久 ! 
  • 藍牙模組
     (有測試過) HC-05 或 HC-06 都可以用,其他的要看操作的 APP 是否有支援。另外 WiFi 透傳模組 (也就是不需要先下 AT 指令的) 也可以用,但是 APP 要支援 WiFi 通訊;這之後會再做測試,因為距離可以拉.........很遠 !
  • DC 3.7V 轉 5V 升壓模組
    給 Arduino Nano 板子供電用
  • 六軸感測器 (三軸加速度和陀螺儀)
    MPU6050
    基本上,加速度計和陀螺儀一定要有,其他的看要使用的操作模式再加感測器就可以。
  • 氣壓感測器 (定高用)
    BMP180
    裝上後可以另外選擇 BARO 的定高模式,但是需要在調整好基本 Pitch/Roll/Yaw PID 之後再另外調整定高飛行模式 (ALT) 的 PID 後,才能發揮定高的功能。
  • 指南針 (方向) (選配)
    HMC5883L
    這一個在韌體測試的時候有裝並且校正過,但是因為我不使用 GPS 與相關的模式和功能,所以在這一台我沒裝上去,不影響飛行 !
Software :
  • Arduino 程式
  • Android 手機 APP
NOTE: 
  • 影片中的四軸無人機使用預設的 PID 參數,沒有經過任何調整,原汁原味 !
  • 操作拙劣且測試空間不大,多多包涵 !
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自製飛控板的測試:

到自製飛控板的時候 ( 前面已經有焊了不少的測試板),基本上韌體什麼的都已經差不多好了,只少了機架可以實際飛行做測試。由於我將空心杯馬達的驅動電路直接焊在洞洞板下面,所以上面就可以焊接插座跟馬達連接。

四軸無人機接上電池之後,需要開啟 ARM 燈號 ( 也就是影片上的那顆燈),只有當這顆燈亮時,才能使用遙控器或是手機遙控無人機。

因為我是先焊好飛控板之後才有機架,所以當要將飛控板固定在機架上面的時候,很 GG ! 洞洞板下面的焊點都會跟機架柱子親到。為了趕測試,就貼雙面膠避開這些位置先固定,所以校正之後的飛行就有一點自旋的情況產生,但很穩定不會前後左右偏 ! 機架還算很 OK,撞了和摔了很多次都還沒壞,影片是選過的 !



完成機測試:

有了機架之後,因為手焊飛控板與週邊很費時間,所以就有了可以將 Arduino Nano、MPU6050、BMP180、藍牙或其他要加裝的裝置直接插上的整合電路板。依照自己想要的連接方式,可以自行選用排母或是排針的方式與周邊聯接,只要簡單的焊接排針與排母就可以。

詳細的說明,看其他相關發佈的網頁。

使用初學者模式操作,各軸動作不大,低空懸浮測試 !

切換到進階者模式,各軸動作比較大。胡亂飛、翻倒再自動平衡、垂直掉落不輕易損傷,玩到電池沒電,換電池繼續玩 !


繼續上面的模式。飛高一點前後左右偏,動作很靈敏,懸浮也不錯,取決於良好的飛控板安裝與 MPU6050 的校正。

影片是拍了許多次選操作比較好的出來放上。依我所使用的電池,大概玩 3-4分鐘以上,要看實際使用情況,還會更久 !


結論:

延遲了一個星期多的時間去做其他事慢了許多進度,但終於完成四軸無人機初步的成果。接下來除了將這些過程寫成網頁之外,WiFi 通訊測試也要接著做,和改用穿越機架配合這組飛控板使用遙控器、藍牙(距離比較短,可能會不考慮)或 WiFi 配合手機來試試,若找到適合外測的場地再到外面拍影片。

因為上網看到 FPV 比賽,放大螢幕看身歷其境的感覺很好,而且就像自己開著無人機一樣,很爽! 所以敗了一台 FPV,但現在還不不敢開,都開小四軸 !



為了不想一出門玩馬上就回家的窘境,必須先作一些功課熟悉飛控板、參數調整、校正...等等的東西,也需要適時的交一點學費才敢上路。我之所以使用這個飛控板作為開始,是因為它使用 Arduino 板子撰寫韌體,可以較容易上手與熟悉;當換到其他飛控板時比較容易適應。

其他相關的部落格網頁,等我寫好再更新上來 !


<<自製四軸無人機部落格相關網頁>>

<<SP Racing F3 EVO 空心杯四軸無人機部落格相關網頁>>

27 則留言:

  1. 你好
    想請問大大
    操控適用藍芽當遙控器嗎?
    因為小弟也做這方面的專題
    但藍芽總是會在操控到一半斷訊或卡死

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    1. {1} 這一篇是用藍牙通訊控制四軸;其他的只要支援無限透傳功能的就可以,像是賣場的 UART 轉 WiFi 模組也可以用;{2} 這一篇就切換為使用遙控器控制,但用藍牙調 PID。

      藍牙通訊距離比較短(2.0),要遠要用藍牙4.0,但是要看手機端的軟體支不支援 ? 連得上就可以用 ! 斷訊不是距離太遠,就是鋰電池沒電;另一個就是使用的鋰電池放電係數太小,尤其當需要大電流時,有可能會壓降造成突然給藍牙模組的電壓不足造成重置;所以我都是使用較大容量 C數較高的來用。主要是使用的情況不同,所以不一定每一個人都一樣適用。

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    2. 原來如此,因為完全沒考慮到是電池的問題,也有可能是藍芽版本,謝謝前輩的建議,會利用暑假好好的測試一下的!到時有問題的話還希望前輩多多指點!

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  2. 也想請問大大
    為什麼當初會選擇用Arduino NANO
    而不使用Arduino mini?

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    1. 其實兩個都差不多,但是跟電腦通訊時 Nano 只要一條 MiniUSB 線就可以;Mini 需要 "USB 轉 TTL 線"。相對起來可以省成本。
      但若是重量是很大的因素,像是米你小四軸,是可以選 mini。
      因為我是使用 1S 鋰電池,不管怎樣還是需要升降壓模組分電給其他模組用,而且每次灌韌體插 miniUSB 比插接腳來的感覺好,所以剛開始只測韌體的時候也只用 Arduino Nano。

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    2. 原來是這樣,因為我們再用mini燒入multiwii時發生蠻多問題的,所以在想是不適因為板子不支援,這樣我明白了,再慢慢找看看其他原因。
      謝謝前輩的建議。

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  3. 一定要使用BMP180嗎?不能直接arduino nano+mpu6050還有藍牙嗎?

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    1. 不用 BMP180 就可以取消掉,只不過這個網頁說明中有使用 BMP180,沒人說不行!

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  4. 請問您是用什麼的程式碼?是Multiwii的嗎?

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    1. 是的,資料都在最下面的連結網頁裡面。

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    2. 不好意思,我問題有點多,您的手機遙控是用什麼app?

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    3. 上 play 商店找一下 multiwii,支援藍牙的大多都可以用,不限定要用哪一個 APP。

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  5. 那個我試著用,但連上手機它卻顯示multiwii0.0不能遙控也不能解鎖,請問這是為什麼ㄚ我用hc-06的藍牙。不知道是哪裡錯誤了??

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    1. 是不是可以連線,但是沒有任何東西出來 ? 那九成是藍牙設定有問題,上網找一下吧!

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    2. 它可以連線,但都不能用,也沒辦法操作!

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    3. 答案就在剛剛的說明,剩下的就靠你自己完成了!

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    4. 請問,是要更改multiwii程式中藍芽鮑率嗎?

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    5. 應該說,改哪一邊都可以,只要兩者速率一樣 !

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    6. 您也是改鮑率嗎
      因為小弟我試過好幾方法都不行

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    7. 先檢查一下現是不是內部斷了 !
      TX 與 RX 的接線更換試試 !

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  6. 也試過了,有連上可是還是一樣><
    請問到底是什麼問題呢,我用的是HC-05是有en的PIN
    謝謝您的回答

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  7. 如果這樣還不行,要去檢查一下控制板上的 RX 與 TX 是不是沒有焊好還是出問題,最好跑程式與藍牙做測試,看是不是可以在手機與控制板之間互傳訊息;還有,就是不要插上 USB 與藍牙一起用。
    如果這樣都沒問題,那問題肯定出在程式的設定上面,再好好檢查一下那邊沒設到 !

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  8. 回覆
    1. WiFi Camera 傳輸會延遲,有些延遲比較嚴重,所以做紀錄還可以!

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  9. 請問你的MultiWii.ino還有遙控器程式是怎麼設定的?

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  10. MultiWii.ino 不是設定檔 !
    遙控器的設定在遙控器裡面不是在程式裡面,要設定遙控器的通道與油門、方向、前進...等通道相對應

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