Jednostka sterująca quadkopterem ArDrone 2.0 na module MPU6050 i ESP8266: 7 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Rozmiar, cena i dostępność Wi-Fi pozwalają na wykonanie jednostki kontroli budżetu dla kwadrokoptera ArDrone 2.0 na module ESP8266 (ceny na AliExpress, Gearbest). Do sterowania użyjemy modułu Gy-521 na chipie MPU6050 (żyroskop, akcelerometr).

Papuga AR. Dron to sterowany radiowo quadrocopter, czyli helikopter z czterema wirnikami głównymi umieszczonymi na odległych ukośnych belkach. AR. Sam dron działa na systemie operacyjnym Linux, a prawie każdy smartfon lub tablet z ekranem dotykowym Android lub iOS może działać jako pilot do quadkoptera. Odległość stabilnej kontroli nad Wi-Fi wynosi od 25 do 100 metrów i zależy od pomieszczenia oraz warunków pogodowych, jeśli loty odbywają się na ulicy.

Krok 1: Podłączanie ESP8266 do punktu dostępowego Ar Drone 2.0

Po włączeniu AR. Dron tworzy punkt dostępu SSIS „ardrone_XX_XX”. Łączenie bez hasła.

Spróbujmy połączyć się z access pointem Ar. Dron za pomocą komend AT Podłącz kartę ESP8266 do portu com komputera poprzez zasilacz UART USB 3,3 V.

Otwórz Arduino IDE, monitor portu szeregowego i wyślij polecenia AT do płyty ESP (kwadrokopter musi być włączony)

Krok 2: Komunikacja z AR. Dron jest wykonywany za pomocą poleceń AT

Polecenia są wysyłane do AR. Dron jako pakiety UDP lub TCP;

Pojedynczy pakiet UDP musi zawierać co najmniej jedno kompletne polecenie lub więcej; Jeśli pakiet zawiera więcej niż jedno polecenie, do oddzielenia poleceń używany jest znak 0x0A.

Ciągi są kodowane jako 8-bitowe znaki ASCII;

Maksymalna długość polecenia to 1024 znaki;

Między poleceniami występuje opóźnienie 30 ms.

Polecenie składa się z

AT * [nazwa polecenia] = [numer sekwencji polecenia jako ciąg] [, argument 1, argument 2 …]

Lista głównych komend AT do sterowania AR. Warkot:

AT * REF używany do startu, lądowania, resetowania i zatrzymania awaryjnego;

AT*PCMD-to polecenie służy do sterowania AR. Ruch drona;

AT*FTRIM - w płaszczyźnie poziomej;

Konfiguracja AT*CONFIG AR. Parametry drona;

AT*LED - ustawia animacje LED na AR. Warkot;

Animacja instalowania AT*ANIM w AR. Warkot.

AT * COMWDG - komenda resetu watchdoga - wysyłamy ją stale do quadkoptera.

Do komunikacji wykorzystywane są następujące porty:

Port 5556-UDP-wysyłanie poleceń do AR. Warkot;

Port 5554-UDP-odbieranie pakietów danych z AR. Warkot;

Port 5555-Reply przesyła strumieniowo pakiety wideo z AR. Warkot;

Pakiety portu 5559-TCP dla krytycznych danych, których nie można utracić, zwykle w celu konfiguracji.

Klient rozłącza się z portu UDP po 2 sekundach od wysłania ostatniego polecenia!!! - dlatego musisz stale wysyłać polecenia, jeśli to konieczne - AT*COMWDG.

Rozważ uzyskanie danych nawigacyjnych z ARDrone (port 5554-UDP). Pakiet danych nawigacyjnych w trybie demo ma długość 500 bajtów. Jeśli coś pójdzie nie tak, dron może wysłać pakiet 32- i 24-bajtowy. Jeśli pakiet ma długość 24 bajtów, oznacza to, że port 5554 jest w trybie BOOTSTRAP i musisz ponownie połączyć się z portem, aby przełączyć go w tryb Demo ARDrone może przesyłać dane nawigacyjne do klienta w dwóch formach:

skrócony (lub demo), rozmiar 500 bajtów. kompletny.

Aby uzyskać dane demonstracyjne, najpierw wyślij cztery bajty 0x01, 0x00, 0x00, 0x00 do portu 5554, a następnie wyślij polecenie do portu 5556

AT*CONFIG="+(seq++)+", \"general:navdata_demo\", / "TRUE\" gdzie seq jest kolejnym numerem polecenia.

Struktura pakietu danych nawigacyjnych. Na początku pakietu znajdują się 4 nazwane wartości:

32-bitowy nagłówek pakietu: 32-bitowe flagi stanu helikoptera;

numer sekwencyjny ostatniego polecenia wysłanego do helikoptera przez klienta 32 bity;

flaga wizji 32 bity. Dalej-opcja navdata Nagłówek: 20-23.

Opcja navdata ma następujące pola:

AKUMULATOR = 24; ładowanie baterii w procentach;

PODZIAŁ = 28; kąt nachylenia wzdłuż osi podłużnej;

ROLKA = 32; kąt nachylenia względem osi poprzecznej;

ODCHYLENIE = 36; kąt obrotu względem osi pionowej;

WYSOKOŚĆ = 40; wzrost;

VX = 44; prędkość w osi X;

VY = 48; prędkość w osi y;

VZ = 52; prędkość na osi Z.

Krok 3: Podłączanie wyświetlacza Nokia 5110 do płyty ESP8266

Podłącz wyświetlacz Nokia 5110 do modułu ESP8266 i wyślij do niego dane nawigacyjne oraz do monitora portu szeregowego

Krok 4: Pobieranie danych nawigacyjnych i wyświetlanie ich na wyświetlaczu Nokia5110

Pobierz (szkic ardrone_esp8266_01.ino) i obserwuj przesyłanie danych nawigacyjnych do portu szeregowego i ekranu wyświetlacza.

Krok 5: Wysyłanie poleceń startu i lądowania

Teraz dodamy do naszego projektu start i lądowanie quadkoptera z komendami z pilota. Aby wystartować, musisz wysłać polecenie

AT*REF=[Numer kolejny], 290718208

Do lądowania

AT*REF=[Numer kolejny], 290717696

Przed startem musisz wysłać polecenie kalibracji poziomej, inaczej Ar Drone nie będzie w stanie ustabilizować się podczas lotu.

AT * F TRIM=[Numer kolejny]

Wgraj szkic ardrone_esp8266_02.ino() na płytkę ESP8266, włącz quadkopter Ar Drone 2.0 i sprawdź działanie przycisku. Kiedy klikniesz-start, następnym razem – lądowanie itp.

Krok 6: Podłączanie MPU6050 do sterowania Ardrone 2.0

Do sterowania kwadrokopterami wykorzystywane są czujniki do określania położenia w przestrzeni. Układ MPU6050 zawiera zarówno akcelerometr, jak i żyroskop na pokładzie, a także czujnik temperatury. MPU6050 jest głównym elementem modułu Gy-531 (rys. 15.44). Oprócz tego układu, płytka modułu zawiera niezbędne wiązanie MPU6050, w tym rezystory podciągające interfejsu I2C, a także stabilizator napięcia 3,3 V z niewielkim spadkiem napięcia (przy zasilaniu 3,3 V wyjście układu stabilizator będzie miał dokładnie 3 wolty) z kondensatorami filtrującymi.

Połączenie z mikrokontrolerem za pomocą protokołu I2C.

Krok 7: Sterowanie quadkopterem za pomocą MPU6050

Korzystanie z akcelerometru i żyroskopu pozwala określić odchylenie na osiach x i y, a odchylenie „zamienia się” w polecenia poruszania quadkoptera wzdłuż odpowiednich osi. Przełożenie odczytów otrzymanych z czujnika na kąt odchylenia.

polecenie wysłania do Ar Drone w celu kontroli lotu

AT*REF=[Numer sekwencyjny], [Oznacz pole bitowe], [Roll], [Pitch], [Gaz], [Yaw]

Wartości Roll i Pitch w zakresie -1 do 1 pobierane są z tabeli const int float , indeks odpowiada kątowi odchylenia wyliczonemu z danych czujnika mu6050.

Wgraj szkic ardrone_esp8266_03.ino na płytkę ESP8266, włącz quadrocopter ar Drone 2.0 i sprawdź działanie pilota.