Тема:"Система управления квадрокоптера на основе Ardupilot APM 2.8"
Исполнитель: Шилов Николай Романович гр. 341-об
Научный руководитель: Русинов Владислав Леонидович, СКБ "Промышленная робототехника и автоматизация"
Цель: Настроить APM 2.8 на раму коптера F-450
План:1. Введение в проект и его цели.
2. Обзор квадрокоптера APM 2.8 и его компонентов.
3. Установка и настройка оборудования:
-Установка платы APM 2.8 на квадрокоптер
-Подключение моторов, регуляторов скорости и других компонентов
-Настройка прошивки APM и загрузка параметров квадрокоптера
-Калибровка датчиков и системы стабилизации
4. Основы пилотирования квадрокоптером с использованием Ardupilot:
-Управление квадрокоптером через радиоуправление или мобильное приложение
-Использование различных режимов полета (стабилизация, удержание высоты, возврат -домой и т. д.)
-Настройка и использование дополнительных функций (облет вокруг точки, следование за объектом и т. д.).
5. Создание пользовательских миссий и автопилотирование:
-Программирование миссий с использованием Mission Planner
-Реализация автопилотирования на основе GPS и заданных координат
-Создание сложных миссий, включающих несколько точек и обход препятствий
6. Тестирование и отладка системы управления квадрокоптером:
-Выполнение тестовых полетов и анализ результатов
-Устранение возможных проблем и настройка системы управления
-Разработка рекомендаций по улучшению работы системы управления.
Введение.Проект "Система управления квадрокоптером на основе Ardupilot APM 2.8" представляет собой разработку и реализацию системы управления беспилотным летательным аппаратом (БПЛА), а именно квадрокоптером, использующим программное обеспечение Ardupilot для обеспечения стабильности и управляемости аппарата в воздухе.
В последние годы развитие технологий БПЛА значительно ускорилось, и квадрокоптеры стали одними из самых популярных типов БПЛА благодаря своей простоте, маневренности и относительно низкой стоимости. Ardupilot представляет собой открытое программное обеспечение для управления БПЛА, которое обеспечивает автономное управление полетом, стабилизацию, навигацию и выполнение миссий.
APM 2.8 является одной из версий платформы Ardupilot, предназначенной для использования на квадрокоптерах и других БПЛА с четырьмя роторами. Эта платформа предлагает широкий спектр функций, включая автоматическое управление ориентацией, стабилизацию высоты, автопилот и возможность программирования миссий. В данном проекте будет разработана система управления квадрокоптером на базе Ardupilot APM 2.8, которая позволит пилоту управлять аппаратом в режиме реального времени, а также выполнять заранее запрограммированные миссии.
Обзор квадрокоптера APM 2.8 и его компонентов.Квадрокоптер F450 является одним из самых популярных и функциональных дронов, используемых любителями и профессионалами в области аэрофотосъемки и других видах применения. Этот квадрокоптер оснащен мощным бесщеточный двигатель постоянного тока (Brushless DC motor), который обеспечивает высокую скорость и маневренность. Кроме того, благодаря своей модульной конструкции, F450 легко модифицируется и адаптируется под различные задачи.
Основные компоненты квадрокоптера F450:
Рама: Квадрокоптер оснащен прочной и легкой карбоновой рамой, которая обеспечивает стабильность и долговечность аппарата. Рама имеет модульную конструкцию, что позволяет легко изменять ее размер и устанавливать дополнительные компоненты.
Пропеллеры: Квадрокоптер оборудован 2-лопастными пропеллерами, которые создают подъемную силу и позволяют аппарату летать. Пропеллеры имеют специальную конструкцию, которая снижает уровень шума и вибрации во время полета.
Readytosky 2212 920KV бесколлекторный мотор: F450 оснащен четырьмя мощными бесколлекторными двигателями постоянного тока, которые обеспечивают высокую скорость и тягу. Двигатели имеют большой рабочий ресурс и позволяют квадрокоптеру выполнять сложные маневры и полеты на большой высоте.
Характеристики мотора:
-Производитель : Readytosky
-Модель: 2212
-Обороты: 920 оборотов на Вольт
-Напряжение: 7-12В
-Вал: 7.7мм со срезами
-Гайка лопастная: М6
-Крепеж: М3
-Диаметр: 28мм
-Высота: 39мм
-Масса: 55г
Регуляторы скорости simonk30A: Регуляторы скорости управляют работой двигателей и обеспечивают стабильность полета квадрокоптера. Они имеют высокую точность и надежность, что гарантирует плавность полета и безопасность.
Это оборудование с прошивкой SimonK обеспечивает идеальное решение для многороторного использования:
Конструкция с 100% N-FET высокой эффективностью.
Характеристики:
-Рабочий ток: 30 ампер
-Максимальный ток: 40 ампер (до 10 секунд)
-Тип аккумулятора: Li-Po - 2S-4S NiCd/NiMH - 5-12 банок
-Длина: 43 мм
-Ширина: 25 мм
-Высота: 11 мм
-Настройка посредством передатчика или специального программатора. Модель MT30A-OPTO-V1 компании MayTech - это новое поколение бессенсорных регуляторов для бесколлекторных моторов, в основе которых лежит самый современный микропроцессор. Технические характеристики и качество работы устройства соответствуют ведущим мировым брендам. Благодаря тому, что провода регулятора достаточно длинные и не имеют разъемов, вы можете легко адаптировать его для любых своих нужд.Краткий обзор регулятора:
-На данном регуляторе установлена прошивка «Simon K» - оптимальный вариант для установки на квадрокоптеры и мультикоптеры
-Очень низкое внутреннее сопротивление.
-Плавное и точное линейное управление оборотами
-Защита при включении: исключена случайная работа двигателя при включении модели
Аккумулятор Build Power Li-Po 11.1v 4200mah 30C: F450 использует литий-полимерный аккумулятор, который обеспечивает длительное время полета и высокую мощность. Аккумулятор имеет встроенную систему защиты от перегрева, перегрузки и короткого замыкания.
Контроллер полета Ardupilot: Контроллер полета является сердцем квадрокоптера и отвечает за управление полетом. Полетный контроллер ArduPilot Mega является полноценным решением БПЛА (Беспилотного Летающего аппарата UAV), который позволяет помимо радиоуправляемого дистанционного пилотирования - автоматическое управление по заранее созданому маршруту, т.е. полет по точкам, а так же обладает возможностью двухсторонней передачей телеметрических данных с борта на наземную станцию (телефон, планшет, ноутбук, DIY) и ведение журнала во встроенную память.
Он основан на автопилоте APM 2.8, разрабатываемым сообществом DIY Drones и базирующийся на open-source проекте, позволяющий превратить любой аппарат в автономное средство и эффективно использовать его не только в развлекательных целях, но и для выполнение профессиональных проектов.
Камера: Квадрокоптер может быть оборудован различными типами камер, включая любительские и профессиональные модели. Камера устанавливается на специальную площадку, которая позволяет легко менять ее и настраивать угол наклона.
Аппаратура управления квадрокоптером: Аппаратура Радиоуправления (она же Аппаратура РУ, transmitter, пульт, аппа, джойстик) - устройство, преобразующее положения стиков (gimbals)/тумблеров (switches) в команды для коптера. Положение стиков отправляются на радиопередатчик (transmitter, tx, в аппаратуре), преобразующий сигналы в команды определенного протокола передачи данных. Команды передаются коптеру "по воздуху" на определенной частоте (обычно 900 МГЦ или 2.4 ГГЦ). На борту коптера команды принимает радиоприемник (receiver, rx) и отправляет их на полетный контроллер (flight controller, FC) для исполнения.
В данном проекте используется аппаратура FLSKY: flysky FS-i6 - это доступная 6-канальная радиосистема с частотой 2,4 ГГц, а также очень простая установка для вашего радиоуправляемого автомобиля. Цифровая система со скачкообразной перестройкой частоты обеспечивает сильный и надежный сигнал 2,4 ГГц, поэтому будьте уверены, что вы всегда будете под контролем. В комплект входит 6-канальный мини-ресивер, который подходит для большинства автомобилей. Эргономичный внешний вид передатчика позволит вам комфортно лежать в руках даже после долгих треков.
Возможности:
Надежная, без помех работа сигнала AFHDS 2A 2,4 ГГц.
6-канальный режим.
Для передатчика используйте только 4 батарейки типа AA.
Быстрая и очень стабильная работа.
Простая процедура привязки.
Характеристики передатчика:
Каналы: 6
Тип модели: самолет / планер / вертолет
Радиочастотный диапазон: 2,4052,475 ГГц
Полоса пропускания: 500 кГц
Группа: 142
Мощность RF: менее 20 дБм
Система 2,4G: AFHDS 2A и AFHDS
Тип кода: GFSK
Чувствительность: 1024
Предупреждение о низком напряжении: менее 4,2 В
Порт DSC: PS2; вывод: PPM
Порт зарядного устройства: нет
Длина антенны: 26 мм * 2 (двойная антенна)
Мощность: 6 В, 1,5 АА * 4
Режим отображения: трансфлективный STN положительный тип,
Матрица 128 * 64 точки VA72 * 39мм, подсветка белая.
Размер: 174 * 89 * 190 мм
Вес: 392 г
Онлайн-обновление: есть
Технические характеристики приемника:
Каналы: 6 каналов
Тип модели: самолет / планер / вертолет
Диапазон частот: 2,4-2,48 ГГц
Номер ширины ремешка: 140
Мощность передачи: не более 20 дБм
Чувствительность приема: -105 дБм
Система 2,4G: AFHDS 2A
Тип кода: GFSK
Длина антенны: 26 мм
Входная мощность: 4,0-6,5 В постоянного тока
Размер: 40 * 21 * 7 мм
Вес: 6,4 г
Цвет: черный
Интерфейс i-Bus: Нет
Интерфейс сбора данных: Нет
В целом, квадрокоптер F450 представляет собой надежное и функциональное решение для любителей и профессионалов в области аэрофотосъемки. Его модульная конструкция, мощные бесколлекторные двигатели и разнообразные аксессуары делают его идеальным выбором для тех, кто хочет получить максимум возможностей от своего квадрокоптера.
Схема подключения GPS-модуля к полетному контроллеру:
