從頭開始構(gòu)建無人機(jī)

描述

注意：我還沒有開始構(gòu)建任何東西。在開始之前，我試圖衡量對(duì)這個(gè)項(xiàng)目的興趣，所以如果您有意見、建議、想法或鼓勵(lì)的話，請(qǐng)?jiān)谙旅姘l(fā)表！

動(dòng)機(jī)

你有沒有想過無人機(jī)是如何工作的？

不僅僅是如何發(fā)送一些命令來移動(dòng)無人機(jī)，還有無人機(jī)是如何建造的，從電路、控制這些嵌入式系統(tǒng)的低級(jí)固件，一直到可以繪制出圖表的高級(jí)行為控制讓無人機(jī)跟隨并協(xié)調(diào)所有硬件系統(tǒng)來完成這項(xiàng)任務(wù)。

該項(xiàng)目的目標(biāo)是從頭開始構(gòu)建無人機(jī)（硬件、固件和高級(jí)軟件）。每個(gè)關(guān)鍵模塊都將進(jìn)行面包板測試和編程（固件）。然后將每個(gè)模塊轉(zhuǎn)換為 Arduino 的 PCB 屏蔽板，然后將其組裝成工作無人機(jī)！最后，該項(xiàng)目將開發(fā)高級(jí)邏輯，將硬件系統(tǒng)連接在一起，形成一個(gè)功能齊全的無人機(jī)，可以飛行并從遙控器接收命令。

什么是 BareMetalDrone？

BareMetalDrone 是一款由 Arduino Uno 驅(qū)動(dòng)并從頭開始構(gòu)建的四軸飛行器。

該項(xiàng)目將構(gòu)建完成完整工作無人機(jī)所需的模塊。計(jì)劃是對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行面包板和編程，然后將每個(gè)模塊制造為 Arduino 的 PCB 屏蔽。這篇文章將隨著每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)和制造而更新。

對(duì)于任何有興趣的人，我很樂意向您發(fā)送說明，教您如何對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行面包板和編程，并以成本價(jià)向您發(fā)送完成的 PCB 屏蔽。如果您對(duì)此感興趣，請(qǐng)發(fā)送電子郵件至 austin@cirkitdesign.com。

BareMetalDrone 內(nèi)部有哪些模塊？

需要強(qiáng)調(diào)的是，目前還沒有為 BareMetalDrone 建造任何東西。我試圖在開始之前評(píng)估對(duì)項(xiàng)目的興趣，所以我整理的圖表和計(jì)劃是非常初步的，可能不完整或包含錯(cuò)誤。

這是將為該項(xiàng)目構(gòu)建的模塊的暫定計(jì)劃：

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鋰離子電池模塊

鋰離子電池護(hù)罩將為整個(gè)項(xiàng)目提供動(dòng)力，包括無刷電機(jī)。尚未對(duì)所需的電池容量進(jìn)行計(jì)算，因此電池最終可能比此處描述的大得多。

藍(lán)牙模塊

該四軸飛行器將由手機(jī)應(yīng)用程序或遙控器供電（尚未確定）。藍(lán)牙模塊對(duì)于控制無人機(jī)至關(guān)重要。

該項(xiàng)目不會(huì)使用現(xiàn)成的藍(lán)牙屏蔽。取而代之的是，藍(lán)牙模塊將從頭開始制作面包板，然后制作成 PCB 屏蔽板。該項(xiàng)目還將通過從頭開始編寫 Arduino 與此藍(lán)牙屏蔽的通信來工作。

傳感器屏蔽

無人機(jī)將需要一些傳感器測量來控制傾斜、高度和位置。我們可能需要加速度計(jì)和陀螺儀，但可能需要更多傳感器。

這個(gè)盾牌編程起來特別有趣。該程序?qū)⑿枰幸饬x地解釋所有傳感器數(shù)據(jù)，以確定無人機(jī)的位置、方向和速度。

電機(jī)控制器

電機(jī)控制器需要將來自 Arduino 的包含電機(jī)??命令的低電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為可以驅(qū)動(dòng)四個(gè)無刷電機(jī)的高電流信號(hào)。

控制這些電機(jī)來平衡和導(dǎo)航無人機(jī)肯定是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。肯定會(huì)涉及到一些數(shù)學(xué)推導(dǎo)來弄清楚這個(gè)模塊。

無刷電機(jī)

最后，該項(xiàng)目將對(duì)無刷電機(jī)進(jìn)行面包板測試，以了解它們?nèi)绾芜B接到電機(jī)控制器/Arduino。

主要的 Arduino 邏輯

除了實(shí)現(xiàn)低級(jí)代碼以使模塊正常工作外，該項(xiàng)目還將構(gòu)建高級(jí)行為邏輯，以便無人機(jī)真正飛行！

該項(xiàng)目將從簡單開始，目標(biāo)是讓無人機(jī)起飛、垂直升起和著陸而不會(huì)墜毀。但是我們可以通過對(duì)無人機(jī)進(jìn)行編程使其水平移動(dòng)，并按照 3D 路線返回家中，從而變得更加雄心勃勃。

軟件的開發(fā)范圍實(shí)際上并沒有太大的限制。將來，可以開發(fā)一個(gè) GPS 模塊，這樣無人機(jī)就可以穿越航路點(diǎn)。可以連接一個(gè)攝像頭，這樣無人機(jī)就可以利用計(jì)算機(jī)視覺。甚至可以連接機(jī)械臂，這樣無人機(jī)就可以拿起和運(yùn)送包裹！