Pagbuo ng isang Self-Driving Boat (ArduPilot Rover): 10 Hakbang (na may Mga Larawan)

2025 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2025-01-13 06:58

Mga Proyekto ng Fusion 360 »

Alam mo kung ano ang cool? Mga walang sasakyan na sasakyan na nagmamaneho sa sarili. Napaka-cool nila sa katunayan na nagsimula kaming (aking mga kasamahan sa uni) na buuin ang isa sa aming sarili noong 2018. Iyon din ang dahilan kung bakit ako nagtakda sa taong ito upang wakasan itong matapos sa aking libreng oras.

Sa Instructable na ito nais kong ibahagi sa iyo ang proyektong ito at papalapitin ka sa pagbuo ng iyong sariling sasakyan na nagmamaneho sa sarili. Gumawa rin ako ng isang maliit na Video sa YouTube na gasgas sa ibabaw ng proyekto at bibigyan ka ng isang mabilis na rundown ng lahat ng mga hindi magandang kalagayan sa daan. Ang Instructable na ito ay ang patnubay na nag-uugnay na nagpapaliwanag kung paano talaga gumagana ang bagay na ito.

Sino ang tagubilin na ito at paano ito basahin

Ang Instructable na ito ay talagang may dalawang layunin. Una at pinakamahalaga, nais kong ibahagi ang aking naitayo at natutunan at maging interesado kayo sa pagbuo ng mga sasakyan na nagmamaneho ng sarili. Ang pangalawang layunin ay upang idokumento ang proyekto at karamihan sa mga detalye nito upang ang susunod na pangkat ng mag-aaral sa aking lumang unibersidad, na kukunin ang proyekto ay alam kung ano.

Kung narito ka lang para masaya, maaari mong balewalain ang mga detalye tulad ng mga listahan ng parameter at tumpak na mga diagram ng mga kable. Susubukan kong panatilihin ang mga hakbang na napaka generic sa simula, upang mailapat ang mga ito sa anumang ArduPilot RC boat at ilagay ang mga detalye sa dulo.

Ang proyekto ay natapos sa dalawang bahagi at ang Instructable ay sumusunod sa parehong istraktura. Titingnan ko ang unang bahagi bilang "kalamnan" dahil kasama dito ang lahat ng mga electronics na pang-kuryente at mga katawan ng bangka. Pagkatapos ay pupunta ako sa "Utak" na kung saan ay isang maliit na kahon sa tuktok ng bangka, na naglalaman ng pangunahing controller at lahat ng mga bagay ng transmiter ng receiver.

Ang pinagmulan ng Kenterprise

Sige, narito ang backstory sa proyektong ito, kung hindi mo pa naririnig ito sa video. Ang proyektong ito ay nagsimula noong 2018 noong ako ay nasa unibersidad pa rin. Nasa dulo kami ng ika-4 na semestre na patungo sa ika-5. Sa aming unibersidad makakagawa ka ng isang proyekto sa koponan sa loob ng 6 na buwan. Maaari kang pumili mula sa isang listahan ng mga nakahandang proyekto (magandang pagkakataon ng isang mahusay na marka) o simulan ang iyong sariling proyekto (walang nagawa ito dati sa aking pagkakaalam). Makakakuha ka rin ng 12 puntos ng Kredito para sa proyektong ito, na ginagawang sulit tulad ng bachelors thesis. Sa ganitong paraan ang pagkabigo ay maaaring gumawa ng isang pagkakaiba sa iyong pangkalahatang marka.

Siyempre nagpasya akong magsimula ng isang proyekto mula sa simula at natagpuan ang 4 na mahihirap na kaluluwa na sundin ako sa paglalakbay na ito sa isang dumpster fire ng isang team-project. Sinimulan namin ng may minimum na kinakailangang laki ng koponan ng 5 tao ngunit ang dalawa sa amin ay umalis sa paglaon. Binigyan din kami ng 1500 €, NGUNIT hindi kami pinahintulutang gastusin ito sa alinman sa mga kaibig-ibig na webshop na chino na laging may pinakabago at pinakadakilang electronics. Sa halip ay nakagapos kami sa mahusay na mga tagapagtustos ng electronics ng aleman. Spoiler: Ito ay uri ng imposible upang makakuha ng sarili mga sangkap ng bangka sa pagmamaneho sa ganitong paraan.

Ang Orihinal na Ideya

Kapag naisip namin ang isang ideya para sa proyekto, naisip namin ang tungkol sa paggawa ng isang bagay na nauugnay sa drone dahil ang mga drone ay ang pinaka-cool na bagay na kailanman. Gayunpaman ang mga normal na lumilipad na drone ay isang bagay at nais naming bumuo ng isang bagay na mas nobela. Kaya't nagpasya kaming magtayo ng isang drone boat. Nakuha namin ang ideyang ito dahil sa isang kalapit na lawa.

Saklaw ng lawa ang isang lugar na 12km ^ 2 at karamihan ay 1.5m lamang ang lalim. Nangangahulugan ito na umiinit ito sa buwan ng tag-init, habang may mas kaunting tubig din dito. Alam mo kung ano ang gusto ng lifeform ng maligamgam na tubig: Cyanobacteria, tinukoy din bilang asul na algea sa Alemanya. Sa ilalim ng tamang kondisyon ang mga bagay na ito ay maaaring magparami nang walang oras at masakop ang malalaking lugar habang gumagawa ng mga lason na maaaring makapinsala sa mga tao at hayop. Ang layunin ng bangka ay regular na walisin ang ibabaw ng lawa at sukatin ang konsentrasyon ng algea. Pagkatapos ang nakolektang data ay maaaring mai-print sa isang heatmap upang maunawaan sa ilalim ng kung aling mga pangyayari ang pagsisimula ng algea na bumuo at mag-isyu din ng mga real time na babala sa mga lokal at turista.

Isa pang Spoiler: Hindi namin nagawa na bumuo ng isang pagsukat na pagpupulong para sa asul na algea at ilagay ito sa isang bangka, dahil ang mga naturang pagpupulong ay verrrry na gastos at kadalasang nakalagay sa isang 1mx1mx2m na rack sa isang barko, na isang hindi praktikal na laki para sa isang haba ng 1m bangka Ang bagong pokus ay upang awtomatiko at murang lumikha ng malalim na mga mapa sa lawa upang paganahin ang lokal na biologist upang makita kung paano nagbabago ang kama ng lawa sa paglipas ng panahon. Sa ngayon ang pag-scan ito ay napakamahal dahil sa kinakailangang manwal na paggawa.

Isang Pababang Spiral

Balik sa kwento. Sa unang dalawang buwan ng pagkalap ng kaalaman sa background at pagpaplano ay isinasaalang-alang namin kung ano ang kakailanganin ng naturang isang bangka: Isang katawan ng barko, isang electric drive train, mga kakayahan sa pagmamaneho sa sarili, pagkontrol sa internet,…. Iyon ay nang magpasya ako na dapat nating buuin ang halos lahat ng ating sarili na may pagtuon sa pagmamaneho ng autonomous. Ito ay isang masamang ideya, isang ideya na medyo mapapahamak na mabigo at hulaan kung ano ang ginawa nito? Sakto, 6 na buwan ang lumipas ay ibinuhos namin ang aming oras at pawis sa isang malaking RC boat, ang Kenterprise (Infographic sa imahe 4). Sa paraan ng pakikibaka namin sa limitadong pera, walang magagamit na electronics at masamang pamamahala ng koponan, kung saan tinanggap ko ang karamihan sa responsibilidad para sa.

Kaya't narito, ang Kenterprise, isang autonomous na pagsukat ng sasakyan na hindi nagsasarili o sinukat ang anumang bagay. Hindi gaanong isang tagumpay tulad ng nakikita mo. Nag-ihaw kami sa aming huling pagtatanghal. Sa kabutihang palad kinikilala ng aming propesor ang aming naririnig na trabaho at binigyan pa rin kami ng isang ok na marka, mas masahol kaysa sa anumang iba pang pangkat ng proyekto sa nakaraang ilang taon ngunit ok.

Ang Pag-upgrade sa 2020

Isasaalang-alang ko ang pagtawag sa proyektong ito ng mag-aaral na isang ganap na sunog sa dumpster, ngunit tulad ng sinabi ng matandang kasabihan: "ang mga peklat ng apoy ng dumpster ay nagpapalakas sa iyo". Ang karanasan na ito ay talagang nakatulong sa akin na naaangkop na sukatin ang aking mga layunin at manatiling nakatuon sa lahat ng aking mga sumusunod na proyekto. Gustung-gusto ko pa rin ang ideya ng isang walang sasakyan na sasakyan na makakatulong sa mga biologist na magsagawa ng mga survey sa lawa at ang pangkalahatang apela ng pagbuo ng isang self-drive na bangka. Iyon ang dahilan kung bakit ngayon, isang taon na ang lumipas, nais kong tapusin ito gamit ang aking bagong nakuha na kaalaman sa drone ng FPV, ang magandang Open Source Project ArduPilot at ang lakas ng murang mga electronics site.

Ang layunin ay hindi gawin itong isang ganap na pagsukat ng bangka, ngunit upang maiayos ang lahat ng mga system at mag-install ng isang autopilot. Hindi ito kailangang maging perpekto. Nais ko lamang makita ang drive ng bangka na ito mismo bilang isang patunay ng konsepto.

Dadalhin ko pagkatapos ang WORKING autonomous boat papunta sa unibersidad para sa mga susunod na proyekto tulad ng pagmamapa sa dagat. Nga pala, hindi ako nag-iisa. Ang kaibigan kong si Ammar, na kabilang din sa pangkat ng proyekto noong 2018 ay tumulong sa akin sa pagsubok ng bangka.

Nang walang karagdagang pag-aalinlangan, hinayaan itong makapasok dito

Hakbang 1: Mga kalamnan: ang Hull

Ang katawan ng barko ay ang pinakamalaking bahagi ng bangka. Hindi lamang dahil sa napakalaking sukat (100cm * 80cm) ngunit dahil din sa tumagal ng maraming oras upang maitayo ang pasadyang istrakturang ito. Kung gagawin ko itong muli, tiyak na pupunta ako sa mga bahagi ng istante. Ang isang off the shelf RC boat ay sa kasamaang palad na wala sa mga kard para sa amin, dahil ang mga bangka na iyon ay may isang napaka-limitadong kapasidad ng kargamento. Isang bagay tulad ng isang bodyboard o isang surfboard o isang pares lamang ng mga PVC Pipe mula sa tindahan ng hardware ay magiging isang mas simpleng solusyon na maaari ko lamang inirerekumenda.

Sa anumang paraan, nagsimula ang aming katawan ng barko sa isang 3D na modelo sa Fusion 360. Gumawa ako ng isang napaka-detalyadong modelo at dumaan sa maraming mga pag-ulit bago namin talaga ito binuo. Natiyak kong bigyan ang bawat bahagi sa modelo ng naaangkop na mga timbang at kahit na na-modelo ang loob. Pinayagan akong malaman ang tinatayang bigat ng bangka bago ito itayo. Gumawa rin ako ng ilang mga calibration ng buoyancy sa pamamagitan ng pagpasok ng isang "linya ng tubig", pagputol ng sasakyan kasama nito at pagkalkula ng dami na nasa ilalim ng tubig. Ang bangka ay isang catamaran dahil ang ganitong uri ng sasakyan ay nangangako ng isang mas mataas na katatagan, pagkatapos ay isang bangka na may isang solong katawan ng barko.

Pagkatapos ng isang toneladang oras ng pagmomodelo nagsimula kaming buhayin ang bangka sa pamamagitan ng paggupit ng pangunahing hugis ng dalawang mga katawan mula sa mga plato ng polystyrene. Pagkatapos ay pinutol ang mga ito sa hugis, napuno ang mga butas at nagsagawa kami ng maraming sanding. Ang tulay na nag-uugnay sa dalawang katawan ay isang malaking kahon na gawa sa kahoy lamang.

Tinakpan namin ang lahat ng 3 layer ng fiber glass. Ang hakbang na ito ay tumagal ng humigit-kumulang 3 linggo at nagsasangkot ng mga araw ng manual sanding upang makakuha ng isang disenteng makinis na ibabaw (0/10 ay hindi inirerekumenda). Pagkatapos nito ay ipininta namin ito sa isang magandang dilaw at idinagdag ang pangalang "Kenterprise". Ang pangalan ay isang kombinasyon ng salitang Aleman na "kentern" na sinasalin sa paglubog at ang Star Trek Spaceship na "USS Enterprise". Naisip naming lahat na ang pangalang ito ay ganap na naaangkop para sa kademonyohan na nilikha namin.

Hakbang 2: Mga kalamnan: Propulsion System

Ang isang bangka na walang motor o sails ay may mga katangian sa pagmamaneho ng isang piraso ng driftwood. Samakatuwid kailangan namin upang magdagdag ng isang propulsyon system sa walang laman na katawan ng barko.

Gusto kong bigyan ka ng isa pang spoiler: Ang mga motor na pinili namin ay masyadong malakas. Ilalarawan ko ang kasalukuyang solusyon at ito ay mga pagkukulang at imungkahi din ng isang alternatibong sistema ng propulsyon.

Ang kasalukuyang solusyon

Hindi namin talaga alam kung magkano ang thrust na kailangan ng bangka kaya nakuha namin ang aming sarili sa dalawa sa mga motor na racing boat. Ang bawat isa sa mga iyon ay inilaan upang mapatakbo ang isang 1m mahabang RC racing boat at ang kaukulang electronic speed controller (ESC) ay maaaring makapaghatid ng 90A (ang pagkonsumo na ito ay maubos ang isang malaking baterya ng kotse sa isang oras).

Kinakailangan din nila ang paglamig ng tubig. Kadalasan ikukonekta mo lamang ang ESC at ang Motor na may ilang tubing, ilagay ang inlet sa harap ng bangka at ilagay ang outlet sa harap ng propeller. Sa ganitong paraan hinihila ng propeller ang tubig sa lawa sa pamamagitan ng sistema ng paglamig. Gayunpaman, ang pinag-uusapang lawa ay hindi laging malinis at ang solusyon na ito ay maaaring hadlangan ang sistema ng paglamig at maging sanhi ng pagkabigo ng motor habang nasa labas ng lawa. Iyon ang dahilan kung bakit napagpasyahan naming pumunta para sa isang panloob na loop ng paglamig na nagbobomba ng tubig sa pamamagitan ng isang heat exchanger sa tuktok ng katawan ng barko (larawan 3).

Sa ngayon ang bangka ay may dalawang bote ng tubig bilang mga reservoir at walang heat exchanger. Pinapataas lang ng mga reservoir ang thermal mass kaya't mas matagal ang pag-init ng mga motor.

Ang baras ng motor ay konektado sa prop sa pamamagitan ng dalawang unibersal na kasukasuan, isang axel at isang tinatawag na stern tube, na sinadya upang hindi mailabas ang tubig. Maaari mong makita ang isang gilid na pagtingin sa pagpupulong na ito sa pangalawang imahe. Ang motor ay naka-mount sa isang anggulo na may naka-print na mount na 3D at naka-print din ang mga props (dahil sinira ko ang mga luma). Medyo nagulat ako nang malaman na ang mga prop na ito ay makatiis ng mga puwersa ng mga motor. Upang suportahan ang kanilang lakas ginawa ko ang mga blades na 2mm makapal at naka-print ang mga ito na may 100% infill. Ang pagdidisenyo at pag-print ng mga prop ay talagang isang cool na opertunity upang subukan ang iba't ibang mga uri ng props at hanapin ang pinaka mahusay. Ikinabit ko ang mga 3D na modelo ng aking mga prop.

Isang posibleng Kahalili

Ipinakita ang pagsusuri na ang bangka ay nangangailangan lamang ng 10-20% ng saklaw ng throttle upang dahan-dahang lumipat (sa 1m / s). Ang pagdidiretso sa 100% na throttle ay nagdudulot ng isang napakalaking kasalukuyang spike, na ganap na hindi pinapagana ang buong bangka. Gayundin ang kinakailangan ng isang sistema ng paglamig ay medyo nakakainis.

Ang isang mas mahusay na solusyon ay maaaring tinawag na thrusters. Ang isang thruster ay ang motor na direktang konektado sa propeller. Pagkatapos ay nakalubog ang buong pagpupulong at samakatuwid pinalamig. Narito ang isang Link sa isang maliit na thruster na may kaukulang ESC. Maaari itong magbigay ng isang kasalukuyang kasalukuyang ng 30 A, na tila isang mas naaangkop na laki. Marahil ay lilikha ito ng mas maliit na kasalukuyang mga spike at ang throttle ay hindi dapat limitado nang labis.

Hakbang 3: Mga kalamnan: pagpipiloto

Ang propulsyon ay cool, ngunit kailangan ding lumiko ng isang bangka. Mayroong maraming mga paraan upang makamit iyon. Ang dalawang pinaka-karaniwang solusyon ay ang Rudders at kaugalian na tulak.

Ang mga Rudder ay tila isang halatang solusyon kaya't hinanap namin ito. Nagmomodel ako ng isang pagpupulong sa timon sa Fusion at 3D na naka-print ang mga timon, bisagra at isang servo mount. Para sa mga servo pumili kami ng dalawang malalaking 25kg na Mga Serbisyo upang matiyak na ang malalaking mga timon ay makatiis sa pag-drag ng tubig. Pagkatapos ang servo ay nakaposisyon sa loob ng katawan ng barko at konektado sa timon sa labas sa pamamagitan ng isang butas gamit ang manipis na mga wire. Nag-attach ako ng isang video ng mga timon sa pagkilos. Napakalugod na panoorin ang paggalaw ng mekanikal na pagpupulong na ito.

Kahit na ang mga timon ay mukhang mahusay, ang unang mga test drive ay nagsiwalat na ang pag-ikot ng radius sa kanila ay humigit-kumulang 10m na kakila-kilabot lamang. Bukod dito ang mga timon ay may posibilidad na magdiskonekta mula sa mga servo, na ginagawang hindi makaiwas ang bangka. Ang pangwakas na mahinang punto ay ang butas para sa mga wires. Ang butas na ito ay napakalapit sa tubig, na ang pagbabaliktad ay naging sanhi upang ito ay lumubog, samakatuwid ay binabaha ang loob ng katawan ng barko.

Sa halip na subukang ayusin ang mga isyung iyon, tinanggal ko nang magkasama ang mga timon, isinara ang mga butas at nagpunta para sa isang pagkakaiba-iba ng solusyon sa thrust. Sa pamamagitan ng kaugalian na tulak, ang dalawang mga motor ay lumiko sa tapat ng direksyon upang paikutin ang sasakyan. Dahil ang bangka ay halos kasing lapad ng ito ay maikli at ang mga motor ay nakaposisyon na malayo sa gitna na pinapayagan nitong i-on ang lugar. Nangangailangan lamang ito ng kaunting gawain sa pagsasaayos (pagprograma ng ESC at ng pangunahing controller). Tandaan na ang isang bangka na gumagamit ng kaugalian na itulak ay magdidirekta sa mga bilog kung nabigo ang isa sa mga motor. Maaaring naranasan ko iyon minsan o dalawang beses dahil sa kasalukuyang problema sa spike na inilarawan sa hakbang dati.

Hakbang 4: Mga kalamnan: Baterya

Para sa akin parang ang RC Components, tulad ng mga ginamit sa bangka na ito, ay maaaring pinapagana ng halos anupaman, mula sa isang relo na baterya hanggang sa isang planta ng nukleyar na kuryente. Malinaw na ito ay kaunti ng isang pagmamalabis ngunit mayroon silang isang medyo malawak na saklaw ng boltahe. Ang saklaw na ito ay hindi nakasulat sa mga sheats ng data, hindi bababa sa Volts. Ito ay nakatago sa S-rating. Inilalarawan ng rating na ito kung gaano karaming mga cell ng baterya sa serye ang maaaring hawakan nito. Sa karamihan ng mga kaso ito ay tumutukoy sa mga cell ng Lithium Polymere (LiPo). Ang mga iyon ay may boltahe na 4.2V kapag ganap na sisingilin at isang boltahe na humigit-kumulang 3V kapag walang laman.

Inaangkin ng mga motor ng bangka na kaya ang 2s hanggang 6s na isinalin sa isang boltahe na saklaw ng 6V hanggang sa 25.2V. Kahit na hindi ko palaging pinagkakatiwalaan ang itaas na limitasyon, tulad ng ilang mga tagagawa ay kilala na ilagay ang mga bahagi sa kanilang mga board na makatiis lamang ng mas mababang mga boltahe.

Nangangahulugan ito na mayroong iba't ibang mga magagamit na baterya hangga't maihahatid nila ang kinakailangang kasalukuyang. At talagang dumaan ako sa isang pares ng magkakaibang mga baterya bago magtayo ng maayos. Narito ang isang mabilis na rundown ng tatlong pag-ulit ng baterya na pinagdaanan ng bangka (sa ngayon).

1. LiPo Battery Pack

Kapag pinlano namin ang bangka wala kaming anumang bakas kung gaanong lakas ang gugugol nito. Para sa unang baterya na pinili namin upang bumuo ng isang pakete mula sa mga kilalang 18650 na cell ng Lithium Ion. Inhinang namin ang mga ito sa isang 4S 10P pack gamit ang mga nickel strips. Ang pack na ito ay may saklaw na boltahe na 12V hanggang 16.8V. Ang bawat cell ay may 2200mAh at na-rate sa isang maximum na rate ng paglabas ng 2C (medyo mahina) kaya 2 * 2200mA. Dahil mayroong 10 mga cell na kahanay maaari itong makapaghatid ng mga rurok na alon na 44A lamang at may kapasidad na 22Ah. Nilagyan din namin ang pack ng isang board ng pamamahala ng baterya (higit pa sa BMS sa paglaon) na nangangalaga sa pagbabalanse ng singil at nililimitahan ang kasalukuyang sa 20A.

Sa pagsubok sa bangka naka-out na ang 20A ng max kasalukuyang ay waaaaay mas mababa kaysa sa natupok ng mga motor at patuloy na pinuputol ng BMS ang lakas kung hindi kami nag-iingat sa trottle stick. Iyon ang dahilan kung bakit napagpasyahan kong tulay ang BMS at ikonekta ang baterya diretso sa mga motor upang makuha ang buong 44Amps. Masamang ideya!!! Habang ang mga baterya ay nagawang makapaghatid ng bahagyang lakas, ang mga nickel strips, na kumokonekta sa mga cell ay hindi maaaring hawakan ito. Ang isa sa mga koneksyon ay natunaw at sanhi ng kahoy na loob ng bangka upang makagawa ng usok.

Yeah, kaya ang baterya na ito ay hindi talaga angkop.

2. Baterya ng Kotse

Para sa aking katibayan ng konsepto ng 2020, nagpasya akong gumamit ng mas malaking baterya. Gayunpaman, hindi ko nais na gumastos ng anumang labis na pera kaya gumamit ako ng isang lumang baterya ng kotse. Ang mga baterya ng kotse ay hindi sinadya upang ganap na mapalabas at ma-recharge, dapat itong laging panatilihin nang buong singil at ginagamit lamang para sa maikling kasalukuyang pagsabog upang magsimula ang isang makina. Iyon ang dahilan kung bakit tinawag silang mga baterya ng starter. Ang paggamit sa kanila bilang isang baterya para sa isang sasakyang RC ay makabuluhang binabawasan ang kanilang habang-buhay. Mayroong isa pang uri ng lead na baterya na madalas ay may parehong form factor at espesyal na idinisenyo upang maipalabas at muling magkarga ng maraming beses na tinatawag na isang baterya ng Deep Cycle.

Alam kong alam ang mga maikling pagdating ng aking baterya, ngunit nais kong mabilis na subukan ang bangka at ang baterya ay luma na rin. Kaya, nakaligtas ito sa 3 mga pag-ikot. Ngayon ang boltahe ay nahuhulog mula 12V hanggang 5V tuwing pinindot ko ang throttle.

3. LiFePo4 Battery Pack

"Pangatlong beses ay isang alindog" ang sabi nila. Dahil ayaw ko pa ring gugulin ang sarili kong pera, humingi ako ng tulong sa aking unibersidad. Sure na sapat na mayroon silang aking pangarap na baterya. Ang aming Uni ay nakikilahok sa kumpetisyon na "Formula Student Electic" at samakatuwid ay mayroong isang electric car car. Ang koponan ng karera ay dating lumipat mula sa LiFePo4 cells hanggang 18650 LiPo cells dahil mas magaan ang mga ito. Kaya mayroon silang itago na maraming mga ginamit na LiFePo4 cells na hindi na nila kailangan.

Ang mga cell na iyon ay naiiba mula sa LiPo o LiIon cells sa kanilang saklaw ng boltahe. Ang ay may isang nominal boltahe ng 3.2V at saklaw ito mula 2.5V hanggang 3.65V. Pinagsama ko ang 3 sa mga 60Ah cells na iyon sa isang 3S pack. Ang pack na ito ay maaaring maghatid ng mga kasalukuyang alon ng 3C aka. 180A at mayroong isang max boltahe na 11V lamang. Nagpasya akong pumunta para sa isang mas mababang boltahe ng system upang bawasan ang kasalukuyang motor. Pinayagan ako ng pack na ito sa wakas na magmaneho ng bangka nang higit sa 5 minuto at subukan ang mga kakayahan sa pagmamaneho sa sarili.

Isang salita sa baterya na naniningil ng kaligtasan

Ang mga baterya ay nakatuon sa enerhiya. Ang enerhiya ay maaaring maging init at kung ang init na ito ay may hugis ng apoy ng baterya, mayroon kang problema sa iyong kamay. Iyon ang dahilan kung bakit dapat mong tratuhin ang mga baterya sa paggalang na nararapat sa kanila at bigyan ng equip ang mga ito ng tamang electronics.

Ang mga cell ng baterya ay mayroong 3 paraan ng pagkamatay.

1. Pagdiskarga sa kanila sa ibaba ng kanilang minimum na rating ng boltahe (malamig na kamatayan)
2. singilin ang mga ito sa itaas ng kanilang maximum na na-rate na boltahe (maaaring maging sanhi ng pamamaga, sunog at pagsabog)
3. pagguhit ng sobrang kasalukuyan o pagpapaikli sa kanila (kaya kailangan ko talagang ipaliwanag kung bakit ito maaaring masama)

Pinipigilan ng isang sistema ng pamamahala ng baterya ang lahat ng mga bagay na iyon, iyon ang dahilan kung bakit mo dapat gamitin ang mga ito.

Hakbang 5: Mga kalamnan: Mga kable

Ang Mga kable para sa bahagi ng kalamnan ay ipinapakita sa unang imahe. Sa ibaba nakuha namin ang baterya na dapat na fuse sa isang naaangkop na piyus (sa ngayon ay wala). Nagdagdag ako ng dalawang panlabas na contact upang kumonekta sa isang charger. Magandang ideya na palitan ang mga iyon ng wastong konektor ng XT60.

Pagkatapos mayroon kaming isang malaking switch ng baterya, na kumokonekta sa natitirang system sa baterya. Ang switch na ito ay may isang aktwal na susi at hayaan mong sabihin ko sa iyo, napakasisiyahan na buksan ito at makita ang buhay na bangka.

Ang utak ay konektado sa ground ng mga baterya habang ang mga ESC at Servos ay pinaghihiwalay ng isang shunt risistor. Pinapayagan nitong masusukat ang kasalukuyang sa pamamagitan ng maliit na koneksyon sa orange dahil sanhi ito ng isang maliit na boltahe na bumaba sa resistor ng shunt. Ang natitirang mga kable ay pula hanggang pula at itim hanggang itim. Dahil hindi na talaga ginagamit ang mga servo, maaari na lamang silang pansinin. Ang mga nagpapalamig na bomba ay ang tanging bahagi ng bangka na nangangailangan ng eksaktong 12V at tila hindi ito gumagana nang maayos kung ang boltahe ay mas mataas o mas mababa kaysa doon. Samakatuwid kailangan nila ng isang Regulator kung ang boltahe ng baterya ay higit sa 12V o isang step up converter kung ito ay nasa ibaba nito.

Sa timon pagpipiloto pareho ng mga signal ng ESC signal ay pupunta sa parehong channel sa utak. Gayunpaman ang bangka ay gumagamit na ngayon ng differential thrust aka. skid steering, kaya't ang bawat ESC ay kailangang magkaroon ng sariling magkakahiwalay na channel at ang servos ay hindi kinakailangan.

Hakbang 6: Utak: Mga Bahagi

Ang utak ay isang malaking kahon na puno ng mga kagiliw-giliw na electronics. Marami sa mga ito ay matatagpuan sa FPV racing drones, at ilan sa mga ito ay talagang kinuha sa aking sariling drone. Ipinapakita ng unang imahe ang lahat ng mga elektronikong modyul. Ang mga ito ay maayos na nakasalansan sa tuktok ng bawat isa gamit ang mga standoff ng PCB na tanso. Posible iyon dahil ang mga sangkap ng FPV ay dumating sa mga espesyal na form factor na tinukoy bilang stack site. Mula sa ibaba hanggang sa itaas ang aming stack ay naglalaman ng mga sumusunod:

Lupon ng Pamamahagi ng Kuryente (PDB)

Ginagawa ng bagay na ito ang ipinapahiwatig ng pangalan at namamahagi ng kapangyarihan. Dalawang wires mula sa baterya ang pumasok at nag-aalok ito ng maraming mga solder pad upang ikonekta ang iba't ibang mga module sa baterya. Nag-aalok din ang PDB na ito ng 12V at isang 5V regulator.

Flight Controller (FC)

Pinapatakbo ng flight controller ang ArduPilot Rover Firmware. Gumagawa ito ng iba`t ibang mga bagay. Kinokontrol nito ang mga motor Controller sa pamamagitan ng maraming PWM Output, sinusubaybayan nito ang boltahe ng baterya at kasalukuyang, kumokonekta ito sa iba't ibang mga sensor at input at output na aparato at nagtatampok din ito ng isang gyroscope. Maaari mong sabihin na ang maliit na modyul na ito ay ang aktwal na utak.

Tagatanggap ng RC

Ang tagatanggap ay konektado sa isang remote control. Sa aking kaso ito ay isang malayong FlySky para sa mga eroplano ng RC na may sampung mga channel at itinatatag din ang dalawang paraan ng komunikasyon upang ang remote ay maaari ring makatanggap ng mga signal mula sa tatanggap. Ang mga signal ng output ay dumidiretso sa FC sa pamamagitan ng isang solong kawad gamit ang tinatawag na I-bus protocol.

Video Transmitter (VTX)

Nagtatampok ang kahon ng utak ng isang maliit na analog camera. Ang signal ng video ng camera ay ipinapasa sa FC na nagdaragdag ng isang on display sa screen (OSD) sa stream ng video, na naglalaman ng impormasyon tulad ng boltahe ng baterya. Pagkatapos ay ipinapasa ito sa VTX na nagpapadala nito sa isang espesyal na 5.8GHz receiver sa kabilang dulo. Ang bahaging ito ay hindi mahigpit na kinakailangan ngunit cool na upang makita kung ano ang nakikita ng bangka.

Sa tuktok ng kahon ay isang grupo ng mga antena. Ang isa ay mula sa VTX, dalawa mula sa RC Receiver. Ang iba pang dalawang mga antena ay ang mga sumusunod na sangkap.

Modyul ng Telemetry

Ang 433MHz antena ay kabilang sa isang module ng telemetry. Ang maliit na transmitter na ito ay isang input / output na aparato na kumokonekta sa flight controller sa ground station (isang laptop na may 433MHz USB dongle). Pinapayagan ng koneksyon na ito ang operator na baguhin ang malayuang mga parameter at makakuha ng data mula sa panloob at panlabas na mga sensor. Ang link na ito ay maaari ding magamit upang malayo makontrol ang bangka.

GPS at Compass

Ang malaking bilog na bagay sa tuktok ng bangka ay talagang hindi isang antena. Sa gayon ito ay uri ng ngunit ito ay din ng isang buong module ng GPS at isang module ng compass. Ito ang nagbibigay-daan sa bangka na malaman ang posisyon, bilis at oryentasyon nito.

Salamat sa paglaki ng drone market mayroong maraming iba't ibang mga bahagi upang pumili mula sa bawat module. Ang pinaka-malamang na nais mong lumipat ay ang FC. Kung nais mong kumonekta ng mas maraming mga sensor at kailangan ng maraming mga input mayroong isang iba't ibang mga mas malakas na mga pagpipilian sa hardware. Narito ang isang listahan ng lahat ng mga FC na sinusuportahan ng ArduPilot, mayroong kahit isang raspberry pi doon.

At narito ang isang maliit na listahan ng eksaktong mga sangkap na ginamit ko:

• FC: Omnibus F4 V3S Aliexpress
• RC Receiver: Flysky FS-X8B Aliexpress
• Telemetry Transmitter Set: 433MHz 500mW Aliexpress
• VTX: VT5803 Aliexpress
• GPS at Compass: M8N Aliexpress
• Enclosure: 200x200x100 mm IP67 Aliexpress
• Remote Control: FLYSKY FS-i6X Aliexpress
• Tagatanggap ng Video: Skydroid 5, 8 Ghz Aliexpress

Hakbang 7: Utak: Mga kable

Nakukuha ng utak ang boltahe ng operating nito mula sa baterya. Nakakakuha rin ito ng isang analog boltahe mula sa kasalukuyang shunt at naglalabas ito ng mga signal ng kontrol para sa pareho ng mga motor. Iyon ang panlabas na koneksyon na maa-access mula sa labas ng kahon ng utak.

Ang loob ay mukhang mas nakakaligalig. Iyon ang dahilan kung bakit ginawa ko ang maliit na diagram ng mga kable sa unang larawan. Ipinapakita nito ang mga koneksyon sa pagitan ng lahat ng magkakaibang mga sangkap na inilarawan ko sa nakaraang hakbang. Gumawa rin ako ng isang pares ng mga extension cords para sa mga PWM output channel at ang USB port at inilipat ang mga ito sa likuran ng enclosure (tingnan ang imahe 3).

Upang mai-mount ang stack sa kahon Gumamit ako ng isang 3D na naka-print na base plate. Tulad ng mga sangkap (lalo na ang VTX) ay gumagawa ng init na nakakabit din ako ng 40mm fan na may isa pang 3D print adapter. Nagdagdag ako ng 4 na itim na plastik na mga piraso sa mga gilid upang i-tornilyo ang kahon sa bangka nang hindi na kailangan buksan ang takip. Ang mga file ng STL para sa lahat ng mga naka-print na bahagi ng 3D ay nakakabit. Gumamit ako ng epoxy at ilang maiinit na pandikit upang idikit ang lahat sa.

Hakbang 8: Utak: Pag-setup ng ArduPilot

Inilalarawan ng Ardupilot Wiki kung paano mag-setup ng isang rover nang detalyado. Narito ang dokumentasyon ng Rover. Mapakamot nalang ako sa ibabaw dito. Karaniwan ang mga sumusunod na hakbang upang makakuha ng isang ArduPilot Rover at tumatakbo pagkatapos na ang lahat ay naka-wire nang tama:

1. Flash ArduPilot Firmware sa FC (Tipp: maaari mong gamitin ang Betaflight, isang pangkaraniwang FPV drone software, para doon)
2. Mag-install ng isang software ng Ground Station tulad ng Mission Planner at ikonekta ang board (tingnan ang UI ng tagaplano ng misyon sa imahe 1)

3. Gumawa ng isang pangunahing pag-setup ng hardware

   • i-calibrate ang gyro at compass
   • i-calibrate ang remote control
   • pag-setup ng mga channel ng output

4. Gumawa ng isang mas advanced na pag-set up sa pamamagitan ng pagdaan sa listahan ng parameter (larawan 2)

   • boltahe at kasalukuyang sensor
   • pagmamapa ng channel
   • Mga LED
5. Gumawa ng isang test drive at ibagay ang mga parameter para sa throttle at pagpipiloto (larawan 3)

At boom, mayroon kang isang nagmamaneho na rover. Siyempre ang lahat ng mga hakbang at setting na iyon ay tumatagal ng ilang oras at mga bagay tulad ng pag-calibrate ng compass ay maaaring maging nakakapagod ngunit sa tulong ng mga doc, ang mga forum ng ArduPilot at mga tutorial sa YouTube maaari ka ring makarating doon.

Binibigyan ka ng ArduPilot ng isang advanced na palaruan ng mga libu-libong mga parameter na maaari mong gamitin upang makabuo ng halos anumang self-pagmamaneho sasakyan na maaari mong isipin. At kung may nawawala kang isang bagay maaari kang makisali sa pamayanan upang mabuo ito dahil ang mahusay na proyekto na ito ay bukas na mapagkukunan. Maaari ko lamang kayong hikayatin na subukan ito, dahil ito ay marahil ang pinakamadaling paraan upang makapunta sa mundo ng mga autonomous na sasakyan. Ngunit narito ang isang maliit na tip sa pro: Subukan ito sa isang simpleng sasakyan bago magtayo ng isang higanteng RC boat.

Narito ang isang maliit na listahan ng mga advanced na setting na ginawa ko para sa aking partikular na pag-setup ng hardware:

• Pinalitan ang pagmamapa ng Channel sa RC MAP

  • Pitch 2-> 3
  • Throttle 3-> 2
• Na-activate ang I2C RGB LEDs
• Uri ng Frame = Bangka

• Pag-set up ng Skid Steering

  • Channel 1 = ThrottleLeft
  • Channel 2 = ThrottleRight
• Channel 8 = FlightMode
• Channel 5 = Ararm / Disarming
• Pag-setup ng Kasalukuyang at Monitor ng Baterya
  • BATT_MONITOR = 4
  • Pagkatapos ay i-reboot. BATT_VOLT_PIN 12
  • BATT_CURR_PIN 11
  • BATT_VOLT_MULT 11.0

Hakbang 9: Utak: Pasadyang LED Controller

Unang Gantimpala sa Make it Move Contest 2020