DIY Smart Follow Me Drone z kamerą (oparte na Arduino): 22 kroki (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

Drony to obecnie bardzo popularne zabawki i narzędzia. Na rynku można znaleźć profesjonalne, a nawet początkujące drony i gadżety latające. Mam cztery drony (quadkoptery i hekskoptery), bo kocham wszystko, co lata, ale 200-ty lot nie jest już taki interesujący i zaczyna być nudny, więc postanowiłem, że zbuduję własnego drona z dodatkowymi funkcjami. Lubię programować Arduino i projektować obwody i gadżety, więc zacząłem go budować. Użyłem kontrolera lotu MultiWii, który jest oparty na układzie ATMega328, który jest również używany w Arduino UNO, więc programowanie było dość proste. Ten dron można podłączyć do smartfona z Androidem, który wysyła dane GPS do drona, który porównuje się z własnym sygnałem GPS, a następnie zaczyna podążać za telefonem, więc jeśli poruszam się po ulicy, dron podąża za mną. Oczywiście ma jeszcze wiele wad, bo nie byłem w stanie zrobić profesjonalnego drona filmowego, ale podążam za telefonem, nagrywam wideo, a także ma ultradźwiękowy czujnik odległości, aby omijać przeszkody w powietrzu. Myślę, że to w zasadzie funkcje z domowego drona. Jak najszybciej załaduję film o locie, ale ciężko jest zrobić dobrej jakości nagrania z wiecznie poruszającym się dronem.

Krok 1: Główne właściwości

Dron działa prawie w pełni automatycznie, nie musisz nim sterować, bo podąża za telefonem, który zwykle jest w Twoim rowerze, Czujnik ultradźwiękowy pomaga omijać drzewa, budynki i inne przeszkody, a GPS podaje bardzo dokładne dane o pozycji, ale zobaczmy, co mamy w sumie:

• Bateria 1000 mAh, wystarczająca na 16-18 minut ciągłego latania
• czujnik ultradźwiękowy, aby uniknąć przeszkód w powietrzu
• Moduł Bluetooth do odbierania danych z telefonu
• Mikrokontroler oparty na Arduino
• wbudowany żyroskop
• regulowana maksymalna wysokość (5 metrów)
• gdy bateria jest słaba, automatycznie ląduje na telefonie (mam nadzieję, że w twoich rękach)
• kosztuje około 100 dolarów, aby zbudować
• można zaprogramować na wszystko
• za pomocą GPS możesz wysłać drona na dowolne współrzędne
• projekt quadkoptera
• wyposażony w kamerę wideo HQ 2MP 720p
• waży 109 gramów (3,84 uncji)

To wszystko, co potrafi pierwsza wersja, oczywiście chcę ją rozwijać. Latem chcę zhakować mojego większego drona za pomocą tego oprogramowania.

Krok 2: Film z testów w locie

Poprosiłem dwóch moich dobrych znajomych, aby przeszli przed dronem, gdy byłem pod dronem, aby go uratować, jeśli spadnie. Ale test się powiódł i jak widać dron nadal nie jest zbyt stabilny, ale działał. Lewy facet w żółtej koszulce trzymał telefon, który transmitował dane GPS. Jakość wideo z tym aparatem nie jest najlepsza, ale nie znalazłem lekkich kamer 1080p.

Krok 3: Zbieranie części i narzędzi

Do tego projektu potrzebujesz nowych i nietypowych części. Projektowałem z części o niskiej wadze i pochodzących z recyklingu, aby obniżyć koszty, i udało mi się uzyskać bardzo dobre materiały na ramę. Ale zobaczmy, czego potrzebujemy! Kupiłem markę Crius kontrolera lotu od Amazon.com i pracowałem

Narzędzia:

• Lutownica
• Pistolet na klej
• Nóż
• Przecinak do drutu
• Narzędzie obrotowe
• Super klej
• Ducttape
• Gumka recepturka

Części:

• Kontroler lotu MultiWii 32kB
• Szeregowy moduł GPS
• Konwerter szeregowy na I2C
• Moduł Bluetooth
• Czujnik ultradźwiękowy
• Słomki
• Plastikowy kawałek
• Mechanizm napędowy
• Motoryzacja
• Śmigła
• Śruby
• Sterownik silnika L293D (to był zły wybór, poprawię w drugiej wersji)
• Bateria litowo-jonowa 1000 mAh

Krok 4: Złóż śmigła

Kupiłem te śmigła z silnikami na Amazon.com za 18 dolców, są to części zamienne do drona Syma S5X, ale wydawały się przydatne, więc je zamówiłem i działały dobrze. Wystarczy umieścić silnik w jego otworze i przymocować podpory do przekładni.

Krok 5: Schemat obwodu

Zawsze patrz na schemat podczas pracy i uważaj na połączenia.

Krok 6: Przylutuj silniki do sterownika

Teraz musisz przylutować wszystkie kable od silników do układu scalonego sterownika silnika L293D. Spójrz na zdjęcia, mówią o wiele więcej, musisz podłączyć przewody czarny i niebieski do GND i przewody dodatnie do wyjść 1-4, tak jak ja. L293D może sterować tymi silnikami, ale zalecam użycie niektórych tranzystorów mocy, ponieważ ten układ nie może obsłużyć wszystkich czterech silników o dużej mocy (więcej niż 2 ampery). Po przycięciu 15 cm słomek utrzymają one silniki na miejscu. Użyłem bardzo mocnych słomek, które dostałem z lokalnej piekarni i kawiarni. Połóż te słomki delikatnie na przekładniach silników.

Krok 7: Montaż ramy

Proszę zwrócić uwagę na drugie zdjęcie, które pokazuje jak wyposażyć śmigła. Użyj gorącego kleju i super kleju, aby pasowały do wszystkich czterech śmigieł, a następnie sprawdź połączenia. Bardzo ważne jest, aby śmigła znajdowały się w tej samej odległości od siebie.

Krok 8: Dodaj przewody do L293D

Weź cztery żeńskie zworki i przetnij je na pół. Następnie przylutuj je do pozostałych pinów układu scalonego. Pomoże to podłączyć piny do pinów I/O Arduino. Teraz nadszedł czas na zbudowanie obwodu.

Krok 9: Obwód

Wszystkie moduły są dołączone do zestawu kontrolera lotu, który zamówiłem, więc wystarczy je ze sobą połączyć. Bluetooth idzie do portu szeregowego, GPS najpierw w konwerterze I2C, potem w porcie I2C. Teraz możesz wyposażyć to w swojego drona.

Krok 10: Zakładanie obwodu na ramę

Użyj taśmy dwustronnej i najpierw dodaj GPS. Ta gąbczasta taśma utrzymuje wszystko na swoim miejscu, więc przyklej każdy moduł jeden po drugim na plastikowym kawałku. Jeśli skończysz z tym, możesz podłączyć piny sterownika silnika do MultiWii.

Krok 11: Łączenie dwóch obwodów

Piny wejściowe biegną do D3, D9, D10, D11, pozostałe należy podłączyć do pinów VCC+ i GND-. Schemat zostanie przesłany jutro.

Krok 12: Bateria…

Użyłem gumek, aby przymocować baterię do dolnej części drona i trzyma się tam dość mocno. Podłączyłem się i pracowałem, tak jak sobie wyobrażałem.

Krok 13: Czujnik ultradźwiękowy

Czujnik sonaru jest przymocowany do drona za pomocą gumki i podłączony do pinów D7 i D6 kontrolera MultiWii.

Krok 14: Jak to zaprogramować?

Aby zaprogramować układ, musisz użyć modułu szeregowego FTDI. W zestawie znajduje się również moduł programatora.

Krok 15: Jak działa GPS?

Globalny system pozycjonowania (GPS) to system nawigacji kosmicznej, który zapewnia informacje o lokalizacji i czasie w każdych warunkach pogodowych, w dowolnym miejscu na Ziemi lub w jej pobliżu, gdzie nie ma przeszkód w zasięgu co najmniej czterech satelitów GPS. System zapewnia krytyczne możliwości użytkownikom wojskowym, cywilnym i komercyjnym na całym świecie. Rząd Stanów Zjednoczonych stworzył system, utrzymuje go i udostępnia go swobodnie każdemu, kto ma odbiornik GPS. Moduły GPS zazwyczaj wysyłają serię standardowych ciągów informacji, w ramach czegoś, co nazywa się protokołem National Marine Electronics Association (NMEA). Więcej informacji na temat standardowych ciągów danych NMEA można znaleźć na tej stronie.

Aby uzyskać więcej informacji na temat programowania, przeczytaj to:

Krok 16: Oprogramowanie

Nie wiem czy oprogramowanie jest już wgrane na chip czy nie, ale tutaj wyjaśnię co zrobić. Najpierw pobierz oficjalną bibliotekę MultiWii na swój komputer. Rozpakuj plik.zip, a następnie otwórz plik MultiWii.ino. Wybierz "Arduino/Genuino UNO" i prześlij go na swoją tablicę. Teraz Twój mikrokontroler ma preinstalowane wszystkie funkcje. Żyroskop, światła, Bluetooth, a nawet mały wyświetlacz LCD (który nie jest używany w tym projekcie) pracuje z wgranym kodem. Ale ten kod może być użyty tylko do sprawdzenia, czy moduły działają idealnie, czy nie. Spróbuj przechylić drona, a zobaczysz, że silniki będą się obracać z powodu czujnika żyroskopowego. Musimy zmodyfikować kod kontrolera, aby podążał za telefonem.

Następnie możesz stworzyć własnego zhakowanego drona, jeśli możesz zaprogramować Arduino lub postępować zgodnie z moimi instrukcjami i ustawić go jako drona „follow me”.

Link GitHub do oprogramowania:

Odwiedź oficjalną stronę, aby uzyskać więcej informacji na temat oprogramowania:

Krok 17: Modyfikacja kodu

Musiałem zmodyfikować kod czujników i kod sterownika, który podpowiadał do ATMega328, ale teraz moduł Bluetooth podaje trzy współrzędne GPS i w zależności od nich dron się porusza, więc jeśli współrzędne x i y mojego telefonu to 46^44'31" i 65^24"13' a współrzędne drona to 46^14'14" i 65^24"0' wtedy dron będzie się poruszał w jednym kierunku, aż dotrze do telefonu.

Krok 18: Aplikacja telefonu

Skorzystałem z aplikacji SensoDuino, którą można pobrać stąd na swój smartfon: https://play.google.com/store/apps/details?id=com…. Połącz się z dronem przez Bluetooth i włącz GPS TX oraz rejestrację danych. Teraz aplikacja na telefon jest gotowa.

Krok 19: Kamera

Kupiłem bardzo tani chiński aparat z brelokiem 720p i miał świetną jakość. Pasowałem na dole drona z dwustronną taśmą. Ten aparat był używany w wielu moich projektach i zawsze dobrze się z niego korzysta, waży 15 gramów i może zrobić bardzo dobry film.

Krok 20: Testowanie…

Dron nadal jest niespokojny, ponieważ nie jest profesjonalnym projektem, ale działa dobrze. Jestem bardzo zadowolona z efektów. Odległość połączenia wynosiła około 8 metrów, co jest więcej niż wystarczające dla takiego drona. Film będzie dostępny wkrótce i mam nadzieję, że Ci się spodoba. Nie jest to dron wyścigowy, ale jest też dość szybki.

Krok 21: Plany na przyszłość

Mam też większego drona i jeśli uda mi się poprawić błędy w kodzie to chcę go używać z tym przez połączenie WiFi z modułem ESP8266. Ma większe wirniki i może podnieść nawet GoPro, nie jak w pierwszej wersji. Ten dron może być przydatnym narzędziem podczas jazdy na rowerze, jazdy, jazdy na nartach, pływania lub uprawiania sportu, zawsze podąża za Tobą.

Krok 22: Dziękuję za oglądanie

Naprawdę mam nadzieję, że spodobał Ci się mój Instuctable, a jeśli tak, proszę o uprzejmy głos w konkursie Make It Fly. Jeśli masz pytania, możesz je zadać. Nie zapomnij podzielić się i dać serce, jeśli uważasz, że na to zasługuje. Jeszcze raz dziękuję za oglądanie!

Pozdrawiam, Imetomi

Drugie miejsce w konkursie zewnętrznym 2016

II nagroda w Konkursie Automatyki 2016

II nagroda w konkursie Make It Fly 2016