Kendi Kendini Süren Bir Tekne İnşa Etme (ArduPilot Rover): 10 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:16

Fusion 360 Projeleri »

Ne güzel biliyor musun? İnsansız kendi kendine giden araçlar. Aslında o kadar havalılar ki biz (üniversite meslektaşlarım ve ben) 2018'de kendimiz bir tane yapmaya başladık. Bu yüzden bu yıl nihayet boş zamanlarımda bitirmek için yola çıktım.

Bu Eğitilebilir Kitapta, bu projeyi sizinle paylaşmak ve kendi kendini süren aracınızı inşa etmenizi sağlamak istiyorum. Ayrıca, projenin yüzeyini çizen ve yoldaki tüm aksiliklerin kısa bir özetini veren küçük bir YouTube Videosu yaptım. Bu Eğitilebilir Tablo, bu şeyin gerçekte nasıl çalıştığını açıklayan ilgili kılavuzdur.

Bu Eğitilebilir Kitap kimler için ve nasıl okunmalı?

Bu Eğitilebilirliğin aslında iki amacı vardır. Her şeyden önce, yaptıklarımı ve öğrendiklerimi paylaşmak ve sizleri kendi kendine giden araçlar yapmaya ilgilendirmek istiyorum. İkincil amaç, projeyi ve ayrıntılarını belgelemektir, böylece eski üniversitemdeki bir sonraki öğrenci grubu, projeyi alacak olan ne olduğunu bilir.

Sadece eğlence için buradaysanız, parametre listeleri ve hassas kablolama şemaları gibi ayrıntıları göz ardı edebilirsiniz. Adımları başlangıçta çok genel tutmaya çalışacağım, böylece herhangi bir ArduPilot RC teknesine uygulanabilir ve ayrıntıları en sona koyabilirsiniz.

Proje iki bölüm halinde tamamlandı ve Instructable da aynı yapıyı takip ediyor. Tüm güç elektroniklerini ve tekne gövdesini içerdiği için ilk bölüme "kaslar" adını vereceğim. Ardından, teknenin tepesindeki küçük bir kutu olan "Beyin"in üzerinden geçeceğim, içinde ana kontrolör ve tüm alıcı verici şeyleri var.

Kenterprise'ın kökenleri

Pekala, eğer videoda daha önce duymadıysanız, işte bu projenin arka planı. Bu proje 2018 yılında ben üniversitedeyken başladı. 4. yarıyılın sonunda, 5. yarıyılın başındaydık. Üniversitemizde yaklaşık 6 ay boyunca bir takım projesi yapıyorsunuz. Ya hazırlanmış projeler listesinden seçim yapabilirsiniz (iyi bir not alma şansı yüksektir) ya da kendi projenize başlayabilirsiniz (bildiğim kadarıyla bunu daha önce kimse yapmadı). Ayrıca bu proje için 12 Kredi puanı alıyorsunuz, bu da onu lisans tezi kadar değerli kılıyor. Bu şekilde başarısız olmak, genel notunuzda gerçekten bir fark yaratabilir.

Tabii ki bir projeye sıfırdan başlamaya karar verdim ve bir ekip projesinin çöplüğüne giden bu yolculukta beni takip edecek 4 zavallı ruh buldum. Minimum 5 kişilik ekip büyüklüğü ile başladık ama sonra 2 kişi ayrıldık. Ayrıca bize 1500€ verildi, AMA bunu her zaman en yeni ve en iyi elektronik cihazlara sahip olan o güzel Çin web mağazalarından hiçbirinde harcamamıza izin verilmedi. Bunun yerine eski Alman elektronik tedarikçilerine bağlıydık. Spoiler: Kendi kendini süren tekne bileşenlerini bu şekilde elde etmek biraz imkansız.

Orijinal Fikir

Proje için bir fikir düşündüğümüzde, drone ile ilgili bir şey yapmayı düşündük çünkü drone'lar şimdiye kadarki en havalı şey. Ancak normal uçan dronlar zaten bir şey ve biz daha yeni bir şey yapmak istedik. Bu yüzden bir drone botu yapmaya karar verdik. Bu fikri yakındaki bir gölden aldık.

Göl, 12km^2'lik bir alanı kaplar ve çoğunlukla sadece 1.5m derinliğindedir. Bu, yaz aylarında ısındığı ve içinde daha az su olduğu anlamına gelir. Hangi yaşam formunun ılık suları sevdiğini biliyorsunuz: Almanya'da mavi alg olarak da adlandırılan siyanobakteriler. Doğru koşullar altında bu canlılar kısa sürede çoğalabilir ve geniş alanları kaplayabilir ve hem insanlara hem de hayvanlara zarar verebilecek toksinler üretir. Teknenin amacı, gölün yüzeyini düzenli olarak süpürmek ve yosun konsantrasyonunu ölçmekti. Ardından toplanan veriler, hangi koşullar altında yosun oluşmaya başladığını anlamak ve ayrıca yerel halk ve turistlere gerçek zamanlı uyarılar vermek için bir ısı haritasına yazdırılabilir.

Başka bir Spoiler: Mavi alg için bir ölçüm düzeneği oluşturamadık ve onu bir tekneye sığdıramadık, çünkü bu tür düzenekler çok maliyetlidir ve genellikle bir gemide 1mx1mx2m'lik bir rafa yerleştirilir, bu da 1m uzunluğunda pratik olmayan bir boyuttur bot. Yeni odak noktası, yerel biyoloğun göl yatağının zaman içinde nasıl değiştiğini görmesini sağlamak için gölden derinlik haritalarını otomatik ve ucuz bir şekilde oluşturmaktır. Şu anda tarama, gerekli el emeği nedeniyle çok maliyetlidir.

Aşağıya Doğru Spiral

Hikayeye geri dön. Arka plan bilgisi toplamanın ve planlamanın ilk iki ayında böyle bir teknenin neye ihtiyacı olacağını düşündük: Bir gövde, bir elektrikli aktarma organı, kendi kendine sürüş yetenekleri, internet kontrolü, …. O zaman, otonom sürüşe odaklanarak neredeyse her şeyi kendimiz inşa etmemiz gerektiğine karar verdim. Bu kötü bir fikirdi, başarısız olmaya mahkum bir fikirdi ve tahmin edin ne yaptı? Tam olarak 6 ay sonra zamanımızı ve terimizi büyük bir RC teknesi olan Kenterprise'a akıtmıştık (4. resimdeki Infographic). Yolda, sınırlı para, mevcut elektronik yok ve sorumluluğun çoğunu aldığım kötü ekip yönetimi ile mücadele ettik.

İşte oradaydı, ne otonom ne de herhangi bir şey ölçen otonom bir ölçüm aracı olan Kenterprise. Gördüğünüz gibi pek bir başarı yok. Son sunumumuz sırasında ızgara yaptık. Neyse ki profesörümüz işittiğimiz işi kabul etti ve yine de bize son birkaç yıldaki diğer proje gruplarından daha kötü olan iyi bir not verdi ama tamam.

2020 Yükseltmesi

Bu öğrenci projesine mutlak bir çöplük yangını demeyi düşünürdüm, ancak eski bir deyişte olduğu gibi: "çöplük yangınının izleri sizi daha güçlü kılar". Bu deneyim, hedeflerimi uygun şekilde ölçeklendirmeme ve sonraki tüm projelerime odaklanmama gerçekten yardımcı oldu. Ayrıca, biyologların göl araştırmaları yapmasına yardımcı olabilecek insansız bir araç fikrini ve kendi kendini süren bir tekne inşa etmenin genel çekiciliğini hala seviyorum. Bu yüzden şimdi, bir yıl sonra, yeni edindiğim FPV drone bilgimi, güzel Açık Kaynak Projesi ArduPilot'u ve ucuz elektronik sitelerinin gücünü kullanarak bitirmek istedim.

Amaç, onu tam teşekküllü bir ölçüm teknesine dönüştürmek değil, tüm sistemleri çalışır duruma getirmek ve bir otopilot kurmaktı. Mükemmel olmak zorunda değil. Ben sadece bu teknenin kendini bir konsept kanıtı olarak sürdüğünü görmek istedim.

Daha sonra deniz tabanının haritalandırılması gibi gelecekteki projeler için WORKING otonom teknesini üniversiteye devredeceğim. Bu arada, yalnız değildim. 2018 yılında proje grubunda yer alan arkadaşım Ammar da tekneyi test etmemde bana yardımcı oldu.

Lafı fazla uzatmadan konuya girelim

Adım 1: Kaslar: Gövde

Gövde, teknenin en büyük parçasıdır. Sadece devasa boyutları (100cm*80cm) nedeniyle değil, aynı zamanda bu özel yapıyı inşa etmek çok zaman aldığı için. Tekrar yaparsam kesinlikle raf parçalarından alırdım. Kullanıma hazır bir RC tekne ne yazık ki bizim için kartlarda değildi, çünkü bu tekneler çok sınırlı bir yük kapasitesine sahiplerdi. Bir bodyboard veya bir sörf tahtası gibi bir şey ya da hırdavatçıdan sadece birkaç PVC Boru gibi bir şey, sadece önerebileceğim çok daha basit bir çözüm olurdu.

Her neyse, gövdemiz Fusion 360'ta bir 3B modelle başladı. Çok detaylı bir model yaptım ve onu inşa etmeye başlamadan önce birden fazla yinelemeden geçtim. Modeldeki her parçaya uygun ağırlıkları verdiğimden emin oldum ve hatta iç mekanı da modelledim. Bu, inşa etmeden önce teknenin yaklaşık ağırlığını bilmeme izin verdi. Ayrıca bir "su hattı" sokarak, onunla aracı keserek ve su altındaki hacmi hesaplayarak birkaç yüzdürme kalibrasyonu yaptım. Bu tür bir araç daha yüksek bir stabilite vaat ettiğinden, tekne bir katamarandır, daha sonra tek gövdeli bir teknedir.

Bir ton modelleme saatinden sonra, iki gövdenin temel şeklini polistiren plakalardan keserek tekneye hayat vermeye başladık. Daha sonra şekillendirildiler, delikler dolduruldu ve bolca zımpara yaptık. İki gövdeyi birbirine bağlayan köprü sadece büyük bir tahta kutu.

Her şeyi 3 kat cam elyafla kapladık. Bu adım yaklaşık 3 hafta sürdü ve düzgün bir şekilde pürüzsüz bir yüzey elde etmek için günlerce manuel zımparalama gerektirdi (0/10 önerilmez). Daha sonra güzel bir sarıya boyadık ve "Kenterprise" adını ekledik. İsim, batan anlamına gelen Almanca "kenttern" kelimesinin ve Star Trek Uzay Gemisi "USS Enterprise"ın birleşimidir. Hepimiz bu ismin yarattığımız canavarlığa kesinlikle uygun olduğunu düşündük.

Adım 2: Kaslar: Tahrik Sistemi

Motorsuz veya yelkensiz bir tekne, dalgaların karaya attığı odun parçasının sürüş özelliklerine sahiptir. Bu nedenle boş gövdeye bir sevk sistemi eklememiz gerekiyordu.

Size başka bir spoiler vermek istiyorum: Seçtiğimiz motorlar çok güçlü. Mevcut çözümü ve eksikliklerini anlatacağım ve ayrıca alternatif bir sevk sistemi önereceğim.

mevcut çözüm

Teknenin ne kadar itmeye ihtiyacı olduğunu gerçekten bilmiyorduk, bu yüzden kendimize bu yarış teknesi motorlarından iki tane aldık. Bunların her biri 1 m uzunluğunda bir RC yarış teknesine güç sağlamak içindir ve ilgili elektronik hız kontrol cihazı (ESC) sürekli olarak 90A sağlayabilir (bu tüketim bir saatte büyük bir araba aküsünü tüketir).

Ayrıca su soğutması gerektirirler. Genellikle ESC'yi ve Motoru bir miktar boru ile bağlar, girişi teknenin önüne koyar ve çıkışı pervanenin önüne yerleştirirsiniz. Bu şekilde pervane göl suyunu soğutma sisteminden çeker. Ancak söz konusu göl her zaman temiz değildir ve bu çözüm göldeyken soğutma sistemini tıkayabilir ve motorun arızalanmasına neden olabilir. Bu nedenle, suyu gövdenin üzerindeki bir ısı eşanjöründen geçirerek pompalayan dahili bir soğutma döngüsü kullanmaya karar verdik (resim 3).

Şimdilik teknede rezervuar olarak iki su şişesi var ve ısı eşanjörü yok. Rezervuarlar sadece termal kütleyi arttırır, böylece motorların ısınması çok daha uzun sürer.

Motor şaftı, suyu dışarıda tutmak için tasarlanmış iki evrensel mafsal, bir aks ve bir kıç borusu ile pervaneye bağlanır. İkinci resimde bu montajın yandan görünüşünü görebilirsiniz. Motor, 3D baskılı bir montaj ile açılı olarak monte edilmiştir ve aksesuarlar da basılmıştır (eskilerini kırdım çünkü). Bu donanımların motorların kuvvetlerine dayanabileceğini öğrendiğimde oldukça şaşırdım. Güçlerini desteklemek için bıçakları 2 mm kalınlığında yaptım ve %100 dolgu ile yazdırdım. Sahne dekorlarını tasarlamak ve yazdırmak, aslında farklı türde aksesuarlar denemek ve en verimli olanı bulmak için oldukça havalı bir işlemdir. Sahne eşyalarımın 3D modellerini ekledim.

Olası bir Alternatif

Testler, teknenin yavaşça hareket etmesi için gaz kelebeği aralığının yalnızca %10-20'sine ihtiyacı olduğunu gösterdi (1m/s'de). Doğrudan %100 gaza geçmek, tüm tekneyi tamamen devre dışı bırakan muazzam bir akım artışına neden olur. Ayrıca bir soğutma sisteminin gerekliliği oldukça can sıkıcıdır.

Daha iyi bir çözüm, iticiler olarak adlandırılabilir. Bir itici, motora doğrudan pervaneye bağlıdır. Tüm tertibat daha sonra suya daldırılır ve bu nedenle soğutulur. Karşılık gelen ESC'ye sahip küçük bir iticiye bir Bağlantı. Bu, daha uygun bir boyut gibi görünen maksimum 30 A akım sağlayabilir. Muhtemelen çok daha küçük akım yükselmeleri yaratacaktır ve gaz kelebeğinin çok fazla sınırlandırılması gerekmez.

Adım 3: Kaslar: Direksiyon

Tahrik gücü iyidir, ancak bir teknenin de dönmesi gerekir. Bunu başarmanın birden fazla yolu vardır. En yaygın iki çözüm Dümen ve diferansiyel itmedir.

Dümenler bariz bir çözüm gibi görünüyordu, biz de bunun için gittik. Fusion'da bir dümen tertibatını modelledim ve dümenleri, menteşeleri ve bir servo montajı 3D olarak yazdırdım. Servolar için, nispeten büyük dümenlerin suyun sürüklenmesine dayanabilmesini sağlamak için iki büyük 25kg Servo seçtik. Daha sonra servo gövdenin içine yerleştirildi ve ince teller kullanılarak bir delikten dış taraftaki dümene bağlandı. Hareket halindeki dümenlerin bir videosunu ekledim. Bu mekanik aksamın hareketini izlemek oldukça keyifli.

Dümenler harika görünse de, ilk test sürüşleri onlarla dönüş yarıçapının 10m civarında olduğunu ortaya çıkardı ki bu çok korkunç. Ayrıca dümenler servolardan ayrılma eğilimindedir ve bu da teknenin yönlendirilemez hale gelmesine neden olur. Son zayıf nokta, bu tellerin deliğidir. Bu delik suya o kadar yakındı ki, tersine çevirmek onun su altında kalmasına neden oldu ve bu nedenle teknenin içini su bastı.

Bu sorunları çözmeye çalışmak yerine dümenleri hep birlikte çıkardım, delikleri kapattım ve diferansiyel itme çözümüne gittim. Diferansiyel itme ile iki motor, aracın dönmesini sağlamak için ters yönde döner. Tekne neredeyse kısa olduğu kadar geniş olduğundan ve motorlar merkezden uzakta konumlandırıldığından, yerinde dönüş sağlar. Yalnızca biraz yapılandırma çalışması gerektirir (ESC'leri ve ana denetleyiciyi programlama). Diferansiyel itme gücü kullanan bir teknenin, motorlardan biri arızalanırsa daireler çizeceğini unutmayın. Önceki adımda açıklanan mevcut ani sorun nedeniyle bunu bir veya iki kez deneyimlemiş olabilirim.

Adım 4: Kaslar: Pil

Bana öyle geliyor ki, bu teknede kullanılanlar gibi RC Bileşenleri, bir saat pilinden bir nükleer santrale kadar hemen hemen her şeyle çalıştırılabilir. Açıkçası bu biraz abartı ama oldukça geniş bir voltaj aralığına sahipler. Bu aralık, en azından Volt cinsinden veri kılıflarına yazılmaz. S derecesinde gizlidir. Bu derecelendirme, seri olarak kaç pil hücresini işleyebileceğini açıklar. Çoğu durumda, Lityum Polimer (LiPo) hücrelerini ifade eder. Bunlar tamamen şarj olduğunda 4,2V, boşken 3V civarında bir voltaja sahiptir.

Tekne motorları, 2s ila 6s'yi idare edebildiğini iddia ediyor, bu da 6V'luk bir voltaj aralığına 25.2V'a kadar dönüşüyor. Her ne kadar üst sınıra her zaman güvenmesem de, bazı üreticilerin panolarına yalnızca daha düşük voltajlara dayanabilecek bileşenler yerleştirdiği biliniyor.

Bu, gerekli akımı sağlayabildikleri sürece çok çeşitli kullanılabilir piller olduğu anlamına gelir. Ve aslında uygun bir tane yapmadan önce birkaç farklı pilden geçtim. Teknenin (şimdiye kadar) geçtiği üç pil yinelemesinin kısa bir özeti.

1. LiPo Pil Paketi

Tekneyi planlarken ne kadar enerji tüketeceğine dair hiçbir fikrimiz yoktu. İlk pil için, iyi bilinen 18650 Lityum İyon hücrelerinden bir paket oluşturmayı seçtik. Nikel şeritler kullanarak onları 4S 10P paketine lehimledik. Bu paket 12V ila 16.8V voltaj aralığına sahiptir. Her hücre 2200mAh'ye sahiptir ve maksimum 2C (oldukça zayıf) deşarj hızında derecelendirilmiştir, yani 2*2200mA. Paralel 10 hücre olduğu için sadece 44A pik akım verebilir ve 22Ah kapasiteye sahiptir. Ayrıca paketi, şarj dengelemeyle ilgilenen ve akımı 20A ile sınırlayan bir pil yönetim kartıyla (daha sonra BMS hakkında daha fazla bilgi) donattık.

Tekneyi test ettikten sonra, 20A maksimum akımın motorların tükettiğinden çok daha az olduğu ve gaz koluna dikkat etmezsek BMS'nin gücü sürekli olarak kestiği ortaya çıktı. Bu nedenle, tam 44Amps elde etmek için BMS'yi köprülemeye ve Pili doğrudan motorlara bağlamaya karar verdim. Kötü bir fikir!!! Piller biraz daha fazla güç sağlamayı başarırken, hücreleri birbirine bağlayan nikel şeritler bunu kaldıramadı. Bağlantılardan biri eridi ve teknenin ahşap iç kısmında duman oluşmasına neden oldu.

Evet, yani bu pil pek uygun değildi.

2. Araba Aküsü

2020 konsept kanıtım için daha büyük bir pil kullanmaya karar verdim. Ancak ekstra para harcamak istemediğim için eski bir araba aküsü kullandım. Araba aküleri tamamen boşalmak ve yeniden şarj edilmek için tasarlanmamıştır, her zaman tam şarjda tutulmalı ve sadece bir motoru çalıştırmak için kısa akım patlaması için kullanılmalıdır. Bu yüzden marş aküleri olarak adlandırılırlar. Bunları bir RC araç için pil olarak kullanmak, ömrünü önemli ölçüde azaltır. Genellikle aynı form faktörüne sahip olan ve Deep Cycle pil olarak adlandırılan ve birden çok kez boşaltılıp yeniden şarj edilmek üzere özel olarak tasarlanmış başka bir tür kurşun pil vardır.

Bataryamdaki eksikliklerin gayet iyi farkındaydım, ancak tekneyi çabucak test etmek istedim ve batarya zaten eskiydi. Eh, 3 döngü atlattı. Şimdi gaza her bastığımda voltaj 12V'den 5V'a düşüyor.

3. LiFePo4 Pil Paketi

"Üçüncü sefer bir cazibedir" derler. Hala kendi paramı harcamak istemediğim için üniversitemden yardım istedim. Tabii ki, baştan beri hayalimdeki pile sahiplerdi. Üniversitemiz "Formula Student Electic" yarışmasına katılmaktadır ve bu nedenle elektrikli yarış arabasına sahiptir. Yarış ekibi daha önce LiFePo4 hücrelerinden daha hafif oldukları için 18650 LiPo hücrelerine geçiş yaptı. Bu yüzden, artık ihtiyaç duymadıkları çok sayıda kullanılmış LiFePo4 hücresine sahipler.

Bu hücreler, voltaj aralıklarında LiPo veya LiIon hücrelerinden farklıdır. 3.2V nominal gerilime sahiptir ve 2.5V ile 3.65V arasında değişir. Bu 60Ah hücrelerinden 3'ünü bir 3S paketinde birleştirdim. Bu paket, 3C aka Tepe akımları sağlayabilir. 180A ve sadece 11V'luk bir maksimum voltaja sahiptir. Motor akımını azaltmak için daha düşük bir sistem voltajına gitmeye karar verdim. Bu paket nihayet tekneyi 5 dakikadan fazla sürmeme ve kendi kendine sürüş yeteneklerini test etmeme izin verdi.

Pil şarjı ve güvenlik hakkında birkaç kelime

Piller enerjiyi yoğunlaştırır. Enerji ısıya dönüşebilir ve bu ısı pil ateşi şeklini alırsa elinizde bir problem var demektir. Bu nedenle pillere hak ettikleri saygıyı göstermeli ve doğru elektroniklerle donatmalısınız.

Pil hücrelerinin ölmek için 3 yolu vardır.

1. Bunları minimum voltaj değerlerinin altına boşaltmak (soğuk ölüm)
2. maksimum nominal voltajlarının üzerinde şarj etmek (şişme, yangın ve patlamalara neden olabilir)
3. çok fazla akım çekmek veya kısa devre yapmak (bu yüzden bunun neden kötü olabileceğini gerçekten açıklamam gerekiyor)

Bir pil yönetim sistemi tüm bunları engeller, bu yüzden bunları kullanmalısınız.

Adım 5: Kaslar: Kablolama

Kas kısmı için kablolama ilk resimde gösterilmiştir. Altta, uygun bir sigorta ile birleştirilmesi gereken pil var (şu anda yok). Şarj cihazını bağlamak için iki harici kontak ekledim. Bunları uygun bir XT60 konektörüyle değiştirmek iyi bir fikir olacaktır.

Ardından, sistemin geri kalanını pile bağlayan büyük bir pil anahtarımız var. Bu anahtarın gerçek bir anahtarı var ve size söyleyeyim, onu çevirmek ve teknenin canlandığını görmek çok tatmin edici.

ESC'ler ve Servolar bir şönt dirençle ayrılırken beyin akülere bağlanır. Bu, şönt direnç üzerinde küçük bir voltaj düşüşüne neden olduğundan, akımın küçük turuncu bağlantı yoluyla ölçülmesine izin verir. Kablolamanın geri kalanı sadece kırmızıdan kırmızıya ve siyahtan siyaha. Servolar artık gerçekten kullanılmadığı için göz ardı edilebilirler. Soğutma pompaları, teknenin tam olarak 12V gerektiren tek bileşenidir ve voltaj bundan daha yüksek veya daha düşükse iyi çalışmazlar. Bu nedenle, akü voltajı 12V'un üzerindeyse bir Regülatöre veya bunun altındaysa bir yükseltici dönüştürücüye ihtiyaç duyarlar.

Dümen yönlendirmesi ile her iki ESC sinyal kablosu da beyinde aynı kanala gidecektir. Ancak tekne artık diferansiyel itme gücü kullanıyor. kızaklı direksiyon, bu nedenle her ESC'nin kendi ayrı kanalı olması gerekir ve servolara hiç ihtiyaç yoktur.

Adım 6: Beyin: Bileşenler

Beyin, ilginç elektroniklerle dolu büyük bir kutudur. Birçoğu FPV yarış dronlarında bulunabilir ve bazıları aslında kendi dronumdan alınmıştır. İlk resim tüm elektronik modülleri göstermektedir. Pirinç PCB zıtlıkları kullanılarak düzgün bir şekilde üst üste istiflenirler. Bu mümkündür, çünkü FPV bileşenleri yığın alanı olarak adlandırılan özel form faktörlerinde gelir. Aşağıdan yukarıya doğru yığınımız şunları içerir:

Güç Dağıtım Panosu (PDB)

Bu şey adından da anlaşılacağı gibi gücü dağıtır. Aküden iki kablo gelir ve aküye farklı modülleri bağlamak için birden fazla lehim pedi sunar. Bu PDB ayrıca bir 12V ve bir 5V regülatör sunar.

Uçuş Kontrolörü (FC)

Uçuş kontrolörü, ArduPilot Rover Ürün Yazılımını çalıştırır. Çeşitli şeyler yapar. Birkaç PWM Çıkışı üzerinden motor kontrolörlerini kontrol eder, akü voltajını ve akımını izler, farklı sensörlere ve giriş ve çıkış cihazlarına bağlanır ve ayrıca bir jiroskopa sahiptir. Bu küçük modülün gerçek beyin olduğunu söyleyebilirsiniz.

RC Alıcısı

Alıcı bir uzaktan kumandaya bağlı. Benim durumumda, on kanalı olan ve hatta uzaktan kumandanın alıcıdan sinyal alabilmesi için iki yönlü iletişim kuran RC uçakları için bir FlySky uzaktan kumandası. Çıkış sinyalleri, sözde I-bus protokolü kullanılarak tek bir kablo üzerinden doğrudan FC'ye gider.

Video Verici (VTX)

Beyin kutusu küçük bir analog kameraya sahiptir. Kameranın video sinyali, video akışına pil voltajı gibi bilgileri içeren bir ekran görüntüsü (OSD) ekleyen FC'ye iletilir. Daha sonra diğer uçta özel bir 5.8GHz alıcısına ileten VTX'e iletilir. Bu kısım kesinlikle gerekli değildir ancak teknenin ne gördüğünü görebilmek güzeldir.

Kutunun üstünde bir grup anten var. Biri VTX'ten, ikisi RC Alıcısından. Diğer iki anten aşağıdaki bileşenlerdir.

Telemetri Modülü

433MHz anten bir telemetri modülüne aittir. Bu küçük verici, uçuş kontrol cihazını yer istasyonuna (433MHz USB dongle'lı bir dizüstü bilgisayar) bağlayan bir giriş/çıkış cihazıdır. Bu bağlantı, operatörün parametreleri uzaktan değiştirmesine ve dahili ve harici sensörlerden veri almasına olanak tanır. Bu bağlantı, tekneyi uzaktan kontrol etmek için de kullanılabilir.

GPS ve Pusula

Teknenin üstündeki büyük yuvarlak şey aslında bir anten değil. Biraz öyle ama aynı zamanda tam bir GPS modülü ve bir pusula modülü. Teknenin konumunu, hızını ve yönünü bilmesini sağlayan şey budur.

Drone pazarının büyümesi sayesinde, her modül için seçilebilecek çok çeşitli bileşenler bulunmaktadır. Değiştirmek isteyebileceğiniz en olası şey FC'dir. Daha fazla sensör bağlamak istiyorsanız ve daha fazla girişe ihtiyacınız varsa, çeşitli daha güçlü donanım seçenekleri vardır. İşte ArduPilot'un desteklediği tüm FC'lerin bir listesi, orada bir ahududu pi bile var.

Ve işte kullandığım tam bileşenlerin küçük bir listesi:

• FC: Omnibus F4 V3S Aliexpress
• RC Alıcısı: Flysky FS-X8B Aliexpress
• Telemetri Verici Seti: 433MHz 500mW Aliexpress
• VTX: VT5803 Aliexpress
• GPS ve Pusula: M8N Aliexpress
• Muhafaza: 200x200x100 mm IP67 Aliexpress
• Uzaktan Kumanda: FLYSKY FS-i6X Aliexpress
• Video Alıcısı: Skydroid 5, 8 Ghz Aliexpress

Adım 7: Beyin: Kablolama

Beyin, çalışma voltajını doğrudan pilden alır. Ayrıca akım şöntünden bir analog voltaj alır ve her iki motor için de kontrol sinyallerini verir. Bunlar beyin kutusunun dışından erişilebilen dış bağlantılardır.

İçerisi çok daha karmaşık görünüyor. Bu yüzden ilk resimdeki küçük devre şemasını yaptım. Bu, önceki adımda tanımladığım tüm farklı bileşenler arasındaki bağlantıları gösterir. Ayrıca PWM çıkış kanalları ve USB bağlantı noktası için birkaç uzatma kablosu yaptım ve bunları kasanın arkasına yönlendirdim (bkz. resim 3).

Yığını kutuya monte etmek için 3D baskılı bir taban plakası kullandım. Bileşenler (özellikle VTX) ısı ürettiğinden, başka bir 3D baskılı adaptörle 40 mm'lik bir fan da bağladım. Kapağı açmaya gerek kalmadan kutuyu tekneye vidalamak için kenarlara 4 adet siyah plastik parça ekledim. Tüm 3B yazdırılan parçalar için STL dosyaları ektedir. Her şeyi yapıştırmak için epoksi ve biraz sıcak tutkal kullandım.

Adım 8: Beyin: ArduPilot Kurulumu

Ardupilot Wiki, bir gezicinin nasıl kurulacağını ayrıntılı olarak açıklar. İşte Rover belgeleri. Burada sadece yüzeyi çizeceğim. Her şey doğru şekilde bağlandıktan sonra bir ArduPilot Rover'ı çalışır duruma getirmek için temel olarak aşağıdaki adımlar vardır:

1. Flash ArduPilot Firmware to FC (İpucu: Bunun için yaygın bir FPV drone yazılımı olan Betaflight'ı kullanabilirsiniz)
2. Mission Planner gibi bir Yer İstasyonu yazılımı kurun ve kartı bağlayın (resim 1'deki görev planlayıcı kullanıcı arayüzüne bakın)

3. Temel bir donanım kurulumu yapın

   • cayro ve pusulayı kalibre et
   • uzaktan kumandayı kalibre et
   • kurulum çıkış kanalları

4. Parametre listesinden geçerek daha gelişmiş bir kurulum yapın (resim 2)

   • gerilim ve akım sensörü
   • kanal eşleme
   • LED'ler
5. Test sürüşü yapın ve gaz ve direksiyon parametrelerini ayarlayın (resim 3)

Ve bum, kendi kendini süren bir geziciniz var. Tabii ki tüm bu adımlar ve ayarlar biraz zaman alıyor ve pusulayı kalibre etmek gibi şeyler oldukça sıkıcı olabilir ancak dokümanların, ArduPilot forumlarının ve YouTube eğitimlerinin yardımıyla sonunda oraya ulaşabilirsiniz.

ArduPilot, aklınıza gelebilecek hemen hemen her türlü sürücüsüz aracı inşa etmek için kullanabileceğiniz yüzlerce parametreden oluşan gelişmiş bir oyun alanı sunar. Ve bir şeyi kaçırırsanız, bu harika proje açık kaynak olduğu için onu oluşturmak için toplulukla bağlantı kurabilirsiniz. Sizi sadece denemeye teşvik edebilirim, çünkü bu muhtemelen otonom araçlar dünyasına girmenin en kolay yolu. Ancak burada profesyonel bir ipucu: Dev bir RC tekne inşa etmeden önce basit bir araçla deneyin.

Özel donanım kurulumum için yaptığım Gelişmiş ayarların küçük bir listesi:

• RC MAP'de Değiştirilen Kanal eşlemesi

  • Adım 2->3
  • Gaz 3->2
• Aktif I2C RGB LED'ler
• Çerçeve Tipi = Tekne

• Mini Direksiyon Kurulumu

  • Kanal 1 = Gaz KelebeğiSol
  • Kanal 2 = Gaz Sağ
• Kanal 8 = Uçuş Modu
• Kanal 5 = Kurma/Devre Dışı Bırakma

• Akım ve Pil Monitörünü Ayarlayın

  • BATT_MONITOR=4
  • Ardından yeniden başlatın. BATT_VOLT_PIN 12
  • BATT_CURR_PIN 11
  • BATT_VOLT_MULT 11.0

9. Adım: Beyin: Özel LED Kontrol Cihazı

Make it Move Yarışması 2020'de Birincilik Ödülü