Կառուցվող ինքնակառավարվող նավակ (ArduPilot Rover). 10 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:45

Fusion 360 նախագծեր »

Գիտե՞ք ինչ թույն է: Անօդաչու ինքնակառավարվող մեքենաներ: Նրանք իրականում այնքան հոյակապ են, որ մենք (ես և իմ uni գործընկերները) սկսեցինք ինքնուրույն կառուցել մեկը 2018 -ին: Դրա համար էլ ես մտադիր էի այս տարի վերջապես ավարտել այն ազատ ժամանակ:

Այս Instructable- ում ես ուզում եմ կիսվել այս նախագծով ձեզ հետ և ստիպել ձեզ կառուցել ձեր սեփական ինքնակառավարվող մեքենան: Ես պատրաստեցի նաև YouTube- ի մի փոքրիկ տեսաֆիլմ, որը քերծում է նախագծի մակերեսը և ձեզ արագորեն ներկայացնում է ճանապարհին տեղի ունեցած բոլոր դժբախտությունները: Այս Instructable- ը համապատասխան ուղեցույց է, որը բացատրում է, թե ինչպես է այս բանը իրականում աշխատում:

Ու՞մ համար է այս հրահանգը և ինչպես կարդալ այն

Այս հրահանգը իրականում ունի երկու նպատակ. Նախ և առաջ, ես ուզում եմ կիսվել իմ կառուցածով և սովորածով և հետաքրքրել ձեզ, որ ինքնակառավարվող մեքենաներ կառուցեն: Երկրորդական նպատակն է փաստաթղթավորել նախագիծը և դրա մանրամասների մեծ մասը, որպեսզի իմ հին համալսարանի հաջորդ ուսանողական խումբը, որն ընդունում է նախագիծը, իմանա, թե ինչ է կատարվում:

Եթե դուք պարզապես այստեղ եք զվարճանքի համար, կարող եք անտեսել մանրամասները, ինչպիսիք են պարամետրերի ցուցակները և էլեկտրագծերի ճշգրիտ գծապատկերները: Սկզբում կփորձեմ քայլերը շատ ընդհանուր պահել, որպեսզի դրանք կիրառվեն ArduPilot RC- ի ցանկացած նավակի վրա և մանրամասները դնեն վերջում:

Նախագիծն ավարտվեց երկու մասով և Instructable- ը հետևում է նույն կառուցվածքին: Ես առաջին մասին կանդրադառնամ որպես «մկաններ», քանի որ այն ներառում է ամբողջ էլեկտրատեխնիկան և նավակների կորպուսը: Այնուհետև ես պատրաստվում եմ անցնել «Ուղեղը», որը նավակի վերևում գտնվող մի փոքրիկ տուփ է, որը պարունակում է հիմնական վերահսկիչը և ընդունիչ հաղորդիչի բոլոր նյութերը:

Kenterprise- ի ծագումը

Լավ, ահա այս նախագծի հիմնական պատմությունը, եթե արդեն չեք լսել տեսանյութում: Այս նախագիծը սկսվեց 2018 թվականին, երբ ես դեռ համալսարանում էի: Մենք 4 -րդ կիսամյակի վերջում էինք գնում դեպի 5 -րդ: Մեր համալսարանում դուք կարող եք թիմային ծրագիր կատարել մոտ 6 ամիս: Դուք կարող եք կամ ընտրել պատրաստված նախագծերի ցանկից (լավ գնահատականի լավ հնարավորություն) կամ սկսել ձեր սեփական նախագիծը (ոչ ոք երբևէ դա չի արել իմ իմացությամբ): Դուք նաև ստանում եք 12 վարկային միավոր այս ծրագրի համար, ինչը այն դարձնում է նույնքան արժեք, որքան բակալավրիատի թեզը: Այս կերպ ձախողվելը իսկապես կարող է փոփոխություն մտցնել ձեր ընդհանուր գնահատականի մեջ:

Ես, իհարկե, որոշեցի նախագիծը սկսել զրոյից և գտա 4 աղքատ հոգու, ովքեր հետևում էին ինձ այս ճանապարհորդության մեջ ՝ դեպի թիմային ծրագրի աղբարկղ: Մենք սկսեցինք թիմի նվազագույն պահանջվող 5 հոգուց, բայց մեզանից երկուսը հետագայում հեռացան: Մեզ նաև տրվեց 1500 եվրո, ԲԱՅ մեզ թույլ չտվեցին այն ծախսել չինական այն հիանալի խանութներից որևէ մեկի վրա, որոնք միշտ ունեն ամենավերջին և ամենամեծ էլեկտրոնիկան: Փոխարենը մենք կապված էինք հին գերմանական էլեկտրոնիկայի լավ մատակարարների հետ: Spoiler: Մի տեսակ անհնար է ինքնակառավարվող նավակի բաղադրիչներ ձեռք բերել այս կերպ:

Օրիգինալ գաղափար

Երբ մենք մտածում էինք նախագծի գաղափարի մասին, մենք մտածում էինք անօդաչու թռչող սարքերի հետ կապված ինչ -որ բան անելու մասին, քանի որ անօդաչու թռչող սարքերը պարզապես ամենաթեժ բանն են երբևէ: Այնուամենայնիվ, սովորական թռչող անօդաչու թռչող սարքերն արդեն իսկական բան են, և մենք ցանկանում էինք ավելի նոր բան կառուցել: Այսպիսով, մենք որոշեցինք անօդաչու թռչող նավ կառուցել: Այս գաղափարը մենք ստացել ենք մոտակա լճի պատճառով:

Լիճը զբաղեցնում է 12 կմ^2 տարածք և հիմնականում ունի ընդամենը 1,5 մ խորություն: Սա նշանակում է, որ այն տաքանում է ամռան ամիսներին, մինչդեռ դրանում նույնպես քիչ ջուր կա: Դուք գիտեք, թե ինչ կենսակերպ է սիրում տաք ջրերը. Ցիանոբակտերիաները, որոնք Գերմանիայում կոչվում են նաև կապույտ ջրիմուռ: Conditionsիշտ պայմաններում այս իրերը կարող են արագ վերարտադրվել և ծածկել մեծ տարածքներ ՝ միաժամանակ արտադրելով տոքսիններ, որոնք կարող են վնասել ինչպես մարդկանց, այնպես էլ կենդանիներին: Նավի նպատակն էր պարբերաբար ավլել լճի մակերեսը և չափել ջրիմուռների կոնցենտրացիան: Այնուհետև հավաքված տվյալները կարող են տպվել ջերմային քարտեզի վրա ՝ հասկանալու համար, թե ինչ հանգամանքներում է սկսվում ջրիմուռը և ինչպես նաև իրական ժամանակի նախազգուշացումներ տալ տեղացիներին և զբոսաշրջիկներին:

Մեկ այլ փչացնող. Մենք երբեք չկարողացանք կառուցել չափիչ հավաքածու կապույտ ջրիմուռի համար և այն տեղավորել նավակի վրա, քանի որ նման հավաքույթները շատ ծախսատար են և սովորաբար տեղակայված են նավի վրա 1mx1mx2m դարակով, որը 1 մ երկարությամբ անիրագործելի չափ է: նավակ: Նոր շեշտը դրվում է լճից ավտոմատ և էժան ստեղծելու խորության քարտեզներ, որոնք հնարավորություն կտան տեղի կենսաբանին տեսնել, թե ինչպես է լճի հունը փոխվում ժամանակի ընթացքում: Այս պահին դրա սկանավորումը շատ ծախսատար է `անհրաժեշտ ձեռքի աշխատանքի պատճառով:

Դեպի պարույր

Վերադառնալ պատմությանը: Նախնական գիտելիքներ հավաքելու և պլանավորելու առաջին երկու ամիսների ընթացքում մենք մտածեցինք, թե ինչ է պետք նման նավակին. Այդ ժամանակ ես որոշեցի, որ մենք գրեթե ամեն ինչ ինքներս պետք է կառուցենք ՝ կենտրոնանալով ինքնավար մեքենայով: Սա վատ գաղափար էր, գաղափար, որը գրեթե դատապարտված էր ձախողման և կռահել, թե ինչ արեց: Իշտ է, 6 ամիս անց մենք մեր ժամանակը և քրտինքը լցրել էինք հսկայական RC նավակի ՝ Kenterprise- ի մեջ (Infographic- ը 4 -րդ պատկերում): Theանապարհին մենք պայքարում էինք սահմանափակ գումարների, էլեկտրոնիկայի բացակայության և թիմի վատ ղեկավարման հետ, որի պատասխանատվության մեծ մասը ես եմ վերցնում:

Ահա և այն, Kenterprise- ը, ինքնավար չափիչ մեքենա էր, որը ոչ ինքնավար էր, ոչ էլ որևէ բան չափող: Ոչ այնքան հաջողություն, որքան կարող եք տեսնել: Մենք խորովվեցինք մեր վերջին շնորհանդեսի ժամանակ: Բարեբախտաբար, մեր դասախոսը ընդունեց մեր լսած աշխատանքը և, այնուամենայնիվ, մեզ լավ գնահատական տվեց ՝ ավելի վատ, քան նախորդ մի քանի տարիների ցանկացած նախագծային խումբ, բայց լավ:

2020 -ի արդիականացում

Ես կհամարեի, որ այս ուսանողական նախագիծը կոչվում է աղբարկղի բացարձակ կրակ, բայց ինչպես հին ասացվածքն է ասում `« աղբամանի կրակի սպիները ձեզ ավելի ուժեղ են դարձնում »: Այս փորձը իսկապես օգնեց ինձ նպատակներին համապատասխան չափման և կենտրոնացած մնալու իմ հետևյալ բոլոր նախագծերում: Ես դեռ սիրում եմ անօդաչու փոխադրամիջոցի գաղափարը, որը կարող է օգնել կենսաբաններին կատարել լճերի հետազոտություններ և ինքնակառավարվող նավ կառուցելու ընդհանուր գրավչությունը: Ահա թե ինչու հիմա ՝ մեկ տարի անց, ես ուզում էի այն ավարտել ՝ օգտագործելով նոր ձեռք բերված FPV անօդաչու թռչող սարքերի իմացությունը, գեղեցիկ Open Source Project ArduPilot- ը և էժան էլեկտրոնիկայի կայքերի հզորությունը:

Նպատակն այն ոչ թե լիարժեք չափիչ նավակի վերածելն էր, այլ բոլոր համակարգերը գործարկելն ու ավտոպիլոտի տեղադրումը: Պարտադիր չէ, որ այն կատարյալ լինի: Ես պարզապես ուզում էի տեսնել, որ այս նավակը ինքնին վարում է որպես հայեցակարգի ապացույց:

Այնուհետև ես պատրաստվում եմ ԱՇԽԱՏԱՆՔԻ ինքնավար նավակը փոխանցել համալսարան ապագա ծրագրերի համար, ինչպիսիք են ծովի հատակի քարտեզագրումը: Ի դեպ, ես միայնակ չեմ եղել: Իմ ընկեր Ամմարը, որը նույնպես նախագծի խմբում էր դեռ 2018 -ին, ինձ օգնեց նավակը փորձարկելիս:

Առանց երկարաձգման, եկեք մտնենք դրա մեջ

Քայլ 1: Մկաններ. Հալլ

Նավակը նավակի ամենամեծ մասն է: Ոչ միայն դրա հսկայական չափսերի (100 սմ*80 սմ) պատճառով, այլ նաև այն պատճառով, որ այս անհատական կառույցը կառուցելու համար շատ ժամանակ է պահանջվել: Եթե ես դա նորից անեի, ես անպայման կգնայի դարակի մասերից: Դարակից դուրս գտնվող RC նավը մեզ համար, ցավոք, բացակայում էր, քանի որ այդ նավակները շատ սահմանափակ բեռնատարողություն ունեն: Բոդի կամ սերֆինգի տախտակի կամ սարքավորումների խանութից ընդամենը մի քանի PVC խողովակների նման մի բան կլիներ շատ ավելի պարզ լուծում, որը ես կարող եմ միայն խորհուրդ տալ:

Համենայն դեպս, մեր կեղևը սկսվեց Fusion 360- ի 3D մոդելով: Ես պատրաստեցի շատ մանրամասն մոդել և անցա բազմաթիվ կրկնություններով, նախքան այն իրականում սկսելը: Ես համոզվեցի, որ մոդելի յուրաքանչյուր բաղադրիչ համապատասխան կշիռներ է տալիս և նույնիսկ մոդելավորում եմ ինտերիերը: Սա ինձ թույլ տվեց իմանալ նավակի մոտավոր քաշը նախքան այն կառուցելը: Ես նաև մի քանի լողացող ճշգրտումներ կատարեցի ՝ տեղադրելով «ջրագիծ», կտրելով մեքենան դրանով և հաշվելով ջրի տակ եղած ծավալը: Նավակը կատամարան է, քանի որ այս տիպի մեքենան ավելի բարձր կայունություն է խոստանում, այնուհետև նավակ ՝ մեկ կորպուսով:

Մոդելավորման մի քանի ժամից հետո մենք սկսեցինք նավակը կյանքի կոչել ՝ կտրելով երկու կորպուսի հիմնական ձևը պոլիստիրոլե թիթեղներից: Հետո դրանք կտրվեցին ձևի մեջ, անցքեր լցվեցին, և մենք կատարեցինք շատ հղկում: Կամուրջը, որը միացնում է երկու կորպուսները, ընդամենը մեծ փայտե տուփ է:

Մենք ամեն ինչ ծածկեցինք մանրաթելային ապակու 3 շերտով: Այս քայլը տևեց մոտ 3 շաբաթ և ներառում էր ձեռքով հղկման օրեր `արժանապատիվ հարթ մակերես ստանալու համար (0/10 -ը խորհուրդ չի տա): Դրանից հետո մենք ներկեցինք այն գեղեցիկ դեղին գույնով և ավելացրեցինք «Kenterprise» անունը: Անունը գերմանական «kentern» բառի, որը թարգմանվում է խորտակվել և Star Trek տիեզերանավ «USS Enterprise» համադրություն է: Մենք բոլորս կարծում էինք, որ այս անունը բացարձակապես համապատասխանում է մեր ստեղծած հրեշին:

Քայլ 2. Մկաններ. Շարժիչ համակարգ

Առանց շարժիչների և առագաստների նավակը ունի դրայֆի կտորի շարժիչ հատկություններ: Հետևաբար, մենք պետք է շարժիչ համակարգ ավելացնեինք դատարկ կորպուսին:

Ես կցանկանայի ձեզ տալ մեկ այլ սպոյլեր. Մեր ընտրած շարժիչները չափազանց հզոր են: Ես պատրաստվում եմ նկարագրել առկա լուծումը և դրա թերությունները, ինչպես նաև կառաջարկեմ այլընտրանքային շարժիչ համակարգ:

Ներկայիս լուծումը

Մենք իսկապես չգիտեինք, թե որքան ուժի կարիք ուներ նավակը, ուստի մենք ձեռք բերեցինք այս մրցարշավի երկու շարժիչ: Դրանցից յուրաքանչյուրը նախատեսված է 1 մ երկարությամբ RC մրցավազքի սնուցման համար, և համապատասխան էլեկտրոնային արագության կարգավորիչը (ESC) կարող է անընդհատ ապահովել 90A (այս սպառումը մեկ ժամում կթափի մեքենայի մեծ մարտկոցը):

Նրանք նաև պահանջում են ջրի սառեցում: Սովորաբար դուք պարզապես ESC- ն և շարժիչը միացնում եք մի խողովակով, մուտքը դնում եք նավակի առջևի մասում և ելքը տեղադրում եք պտուտակի դիմաց: Այս կերպ պտուտակը լճի ջուրը քաշում է հովացման համակարգի միջով: Այնուամենայնիվ, խնդրո առարկա լիճը միշտ չէ, որ մաքուր է, և այս լուծումը կարող է խցանել հովացման համակարգը և առաջացնել շարժիչի խափանում լճի վրա գտնվելիս: Այդ պատճառով մենք որոշեցինք գնալ ներքին հովացման օղակի, որը ջուրը մղում է կորպուսի վերևում գտնվող ջերմափոխանակիչի միջոցով (նկար 3):

Առայժմ նավակը ջրի երկու շիշ ունի որպես ջրամբարներ և չունի ջերմափոխանակիչ: Theրամբարները պարզապես մեծացնում են ջերմային զանգվածը, ուստի շարժիչներին տաքացնելը շատ ավելի երկար ժամանակ է պահանջում:

Շարժիչի լիսեռը հենակին միացված է երկու ունիվերսալ հանգույցների ՝ առանցքի և այսպես կոչված խիտ խողովակի միջոցով, որը կոչված է ջուրը դուրս պահել: Դուք կարող եք տեսնել այս հավաքի կողային տեսքը երկրորդ նկարում: Շարժիչը տեղադրված է եռաչափ տպված լեռով անկյան տակ, և պարագաները նույնպես տպվում են (որովհետև հինները կոտրել եմ): Ես բավականին զարմացա, երբ իմացա, որ այս հենարանները կարող են դիմակայել շարժիչների ուժերին: Նրանց ամրությունը ամրացնելու համար ես 2 մմ հաստությամբ պատրաստեցի շեղբերները և տպեցի դրանք 100% լցոնմամբ: Սարքավորումների նախագծումն ու տպագրությունը իրականում բավականին հիանալի հնարավորություն է `փորձելու տարբեր տեսակի հենարաններ և գտնելու ամենաարդյունավետը: Ես կցեցի իմ հենարանների 3D մոդելները:

Հնարավոր այլընտրանք

Փորձարկումները ցույց տվեցին, որ նավակին անհրաժեշտ է միայն շնչափողի տիրույթի 10-20% -ը `դանդաղ տեղաշարժվելու համար (1 մ/վ արագությամբ): Անմիջապես 100% շնչափողի գնալն առաջացնում է հսկայական ընթացիկ թռիչք, որն ամբողջովին անջատում է ամբողջ նավակը: Նաև հովացման համակարգի պահանջը բավականին տհաճ է:

Ավելի լավ լուծում կարող է լինել այսպես կոչված մղիչ սարքերը: Շարժիչը շարժիչն ուղղակիորեն միացնում է պտուտակին: Ամբողջ հավաքածուն այնուհետև ընկղմվում է ջրի մեջ և, հետևաբար, սառչում: Ահա մի հղում դեպի փոքր շարժիչ `համապատասխան ESC- ով: Սա կարող է ապահովել առավելագույն հոսանք 30 Ա, որը կարծես ավելի համապատասխան չափ է: Դա, հավանաբար, ավելի փոքր ընթացիկ թռիչքներ կստեղծի, և շնչափողը չպետք է այդքան սահմանափակվի:

Քայլ 3: Մկաններ. Ղեկ

Շարժիչը սառը է, բայց նավակը նույնպես պետք է շրջվի: Դրան հասնելու բազմաթիվ եղանակներ կան: Երկու ամենատարածված լուծումներն են ՝ Rudders և դիֆերենցիալ մղում:

Ռադերսը կարծես ակնհայտ լուծում էր, ուստի մենք գնացինք դրան: Ես մոդելավորեցի միաձուլման հավաքածուն Fusion- ում և 3D- ով տպեցի ղեկերը, ծխնիները և servo mount: Սերվոյի համար մենք ընտրում ենք 25 կիլոգրամանոց երկու մեծ սերվեր `համոզվելու համար, որ համեմատաբար մեծ ղեկերը կարողացել են դիմանալ ջրի քաշմանը: Այնուհետև servo- ն տեղադրվեց կորպուսի ներսում և դրսից միացվեց ղեկին ՝ բարակ լարերի միջոցով անցքի միջոցով: Ես կցեցի մի տեսահոլովակ, որտեղ երեւում էին ղեկի գործողությունները: Բավականին հաճելի է դիտել այս մեխանիկական հավաքի շարժումը:

Չնայած որ ղեկերը հիանալի տեսք ունեին, առաջին փորձարկումները ցույց տվեցին, որ նրանց հետ շրջադարձի շառավիղը մոտ 10 մ է, ինչը պարզապես սարսափելի է: Բացի այդ, ղեկերը հակված են անջատվել սերվերից, ինչը ստիպում է նավակին չղեկավարվել: Վերջնական թույլ կետը այդ լարերի անցքն է: Այս փոսն այնքան մոտ էր ջրին, որ հետընթացը պատճառ դարձավ, որ այն ընկղմվեր ջրի տակ, հետևաբար հեղեղելով կորպուսի ներքին հատվածը:

Այդ խնդիրները շտկելու փոխարեն, ես միասին հեռացրի ղեկերը, փակեցի անցքերը և գնացի դիֆերենցիալ հարվածի լուծման: Դիֆերենցիալ առաջ մղման դեպքում երկու շարժիչները շրջվում են հակառակ ուղղությամբ, որպեսզի մեքենան շրջվի: Քանի որ նավակը գրեթե նույնքան լայն է, որքան կարճ և շարժիչները տեղակայված են կենտրոնից շատ հեռու, դա թույլ է տալիս տեղում շրջվել: Այն պահանջում է միայն մի փոքր կազմաձևման աշխատանք (ESC- ի և հիմնական վերահսկիչի ծրագրավորում): Հիշեք, որ դիֆերենցիալ առաջխաղացում օգտագործող նավակը կշրջվի շրջանների մեջ, եթե շարժիչներից մեկը խափանվի: Ես գուցե դա զգացել եմ մեկ -երկու անգամ ՝ նախորդ քայլում նկարագրված ընթացիկ ցատկի խնդրի պատճառով:

Քայլ 4: Մկաններ. Մարտկոց

Ինձ թվում է, որ RC բաղադրիչները, ինչպիսիք են այս նավակում օգտագործվածները, կարող են սնուցվել գրեթե ամեն ինչով ՝ ժամացույցի մարտկոցից մինչև ատոմակայան: Ակնհայտ է, որ սա մի փոքր չափազանցություն է, բայց նրանք ունեն բավականին լայն լարման տիրույթ: Այս միջակայքը գրված չէ տվյալների շերտում, համենայն դեպս, վոլտերում: Այն թաքնված է S- վարկանիշում: Այս գնահատականը նկարագրում է, թե քանի մարտկոցի մարտկոց է այն կարող աշխատել: Շատ դեպքերում դա վերաբերում է լիթիումի պոլիմերային (LiPo) բջիջներին: Դրանք ամբողջովին լիցքավորված ունեն 4.2 Վ լարման, իսկ դատարկ վիճակում `մոտ 3 Վ լարման:

Նավակների շարժիչները պնդում են, որ կարող են գործածել 2 -ից 6 վայրկյան, ինչը թարգմանվում է 6V լարման տիրույթում մինչև 25.2V: Չնայած ես միշտ չէի վստահի վերին սահմանին, քանի որ հայտնի է, որ որոշ արտադրողներ իրենց տախտակների վրա տեղադրում են բաղադրիչներ, որոնք կարող են դիմակայել միայն ավելի ցածր լարման:

Սա նշանակում է, որ առկա է օգտագործելի մարտկոցների լայն տեսականի, քանի դեռ դրանք կարող են ապահովել անհրաժեշտ հոսանքը: Եվ ես իրականում անցել եմ մի քանի տարբեր մարտկոցներ, նախքան համապատասխան մարտկոցը կառուցելը: Ահա մարտկոցի երեք կրկնությունների արագ ամփոփումը, որոնցով նավակը անցել է (մինչ այժմ):

1. LiPo մարտկոցի փաթեթ

Երբ մենք պլանավորում էինք նավակը, մենք ոչ մի պատկերացում չունեինք, թե որքան էներգիա կծախսի: Առաջին մարտկոցի համար մենք ընտրում ենք 18650 հայտնի լիթիումի իոնային բջիջներից բաղկացած փաթեթ: Մենք դրանք զոդեցինք 4S 10P տուփի մեջ ՝ օգտագործելով նիկելի շերտեր: Այս փաթեթն ունի 12V- ից 16.8V լարման տիրույթ: Յուրաքանչյուր բջիջ ունի 2200 մԱ / ժ և գնահատվում է 2C (բավականին թույլ) առավելագույն արտանետման արագությամբ, այնպես որ 2*2200 մԱ: Քանի որ զուգահեռաբար կա 10 բջիջ, այն կարող է ապահովել ընդամենը 44A պիկ հոսանք և ունի 22Ah հզորություն: Մենք նաև փաթեթավորեցինք մարտկոցի կառավարման տախտակով (ավելի ուշ BMS- ի մասին), որը հոգ է տանում լիցքի հավասարակշռման մասին և սահմանափակում է հոսանքը մինչև 20 Ա:

Նավակը փորձարկելիս պարզվեց, որ առավելագույն հոսանքի 20 Ա -ն վաաաայ ավելի քիչ է, քան շարժիչները սպառում են, և BMS- ն անընդհատ անջատում էր էլեկտրաէներգիան, եթե մենք զգույշ չլինեինք տատրակի փայտիկի հետ: Ահա թե ինչու ես որոշեցի կամրջել BMS- ը և միացնել մարտկոցը ուղիղ շարժիչներին, որպեսզի ստանամ ամբողջական 44Apps: Վատ գաղափար!!! Թեև մարտկոցներին հաջողվում էր մի փոքր ավելի շատ էներգիա հաղորդել, սակայն նիկելի ժապավենները, որոնք միացնում էին բջիջները, չկարողացան կարգավորել այն: Միացումներից մեկը հալվել է, և նավակի փայտե ներքին հատվածը ծուխ է առաջացրել:

Այո, այնպես որ այս մարտկոցը իսկապես հարմար չէր:

2. Ավտոմեքենայի մարտկոց

2020 -ի իմ հայեցակարգի ապացույցի համար ես որոշեցի ավելի մեծ մարտկոց օգտագործել: Այնուամենայնիվ, ես չէի ուզում լրացուցիչ գումար ծախսել, ուստի օգտագործեցի մեքենայի հին մարտկոցը: Ավտոմեքենայի մարտկոցները նախատեսված չեն ամբողջությամբ լիցքաթափվելու և լիցքավորվելու համար, դրանք միշտ պետք է պահվեն լրիվ լիցքավորմամբ և օգտագործվեն միայն շարժիչը գործարկելու համար կարճ հոսանքի պայթյունի համար: Այդ պատճառով դրանք կոչվում են մեկնարկային մարտկոցներ: Օգտագործելով դրանք որպես մարտկոց RC մեքենայի համար, զգալիորեն նվազեցնում է նրանց կյանքի տևողությունը: Կա կապարի մարտկոցի մեկ այլ տեսակ, որը հաճախ ունի նույն ձևի գործոնը և հատուկ նախագծված է, որ մի քանի անգամ լիցքաթափվի և լիցքավորվի, որը կոչվում է Deep Cycle մարտկոց:

Ես լավ գիտեի մարտկոցիս կարճ գալստյան մասին, բայց ուզում էի արագ փորձարկել նավակը, և մարտկոցը, այնուամենայնիվ, հին էր: Դե, այն գոյատևեց 3 ցիկլ: Այժմ լարումը նվազում է 12 Վ -ից մինչև 5 Վ, երբ ես հարվածում եմ շնչափողին:

3. LiFePo4 մարտկոցի փաթեթ

«Երրորդ անգամը հմայք է», - ասում են նրանք: Քանի որ ես դեռ չէի ուզում ծախսել իմ սեփական փողերը, ես օգնություն խնդրեցի իմ համալսարանից: Իհարկե, նրանք ամբողջ ժամանակ ունեին իմ երազած մարտկոցը: Մեր Uni- ն մասնակցում է «Formula Student Electic» մրցույթին և, հետևաբար, ունի էլեկտրական մրցարշավային մեքենա: Մրցարշավի թիմը նախկինում LiFePo4 բջիջներից անցել է 18650 LiPo բջիջի, քանի որ դրանք ավելի թեթև են: Այսպիսով, նրանք ունեն մի քանի օգտագործված LiFePo4 բջիջներ, որոնք այլևս կարիք չունեն:

Այդ բջիջները տարբերվում են LiPo կամ LiIon բջիջներից իրենց լարման տիրույթում: Անվանական լարումը 3.2 Վ է և տատանվում է 2.5 Վ -ից մինչև 3.65 Վ: Այդ 60Ah բջիջներից 3 -ը հավաքեցի 3S տուփի մեջ: Այս փաթեթը կարող է ապահովել 3C aka առավելագույն հոսանք: 180A և ունի առավելագույն լարման ընդամենը 11V: Ես որոշեցի գնալ ավելի ցածր համակարգի լարման ՝ շարժիչի հոսանքը նվազեցնելու համար: Այս փաթեթը, ի վերջո, թույլ տվեց ինձ նավը քշել ավելի քան 5 րոպե և ստուգել ինքնակառավարման ունակությունները:

Խոսք մարտկոցի լիցքավորման և անվտանգության մասին

Մարտկոցները կենտրոնացնում են էներգիան: Էներգիան կարող է վերածվել ջերմության, և եթե այս ջերմությունը մարտկոցի կրակի տեսք ունենա, ձեր ձեռքում խնդիր կա: Ահա թե ինչու դուք պետք է մարտկոցներին վերաբերվեք իրենց արժանի հարգանքով և սարքավորեք դրանք համապատասխան էլեկտրոնիկայով:

Մարտկոցի բջիջները մեռնելու 3 եղանակ ունեն:

1. Նրանց լիցքաթափել իրենց նվազագույն լարման աստիճանից ցածր (սառը մահ)
2. դրանք լիցքավորելով իրենց առավելագույն անվանական լարումից (կարող է առաջացնել այտուցվածություն, հրդեհ և պայթյուններ)
3. չափազանց շատ ընթացիկ նկարել կամ կարճացնել դրանք (ուստի ես իսկապես պետք է բացատրեմ, թե ինչու դա կարող է վատ լինել)

Մարտկոցի կառավարման համակարգը կանխում է այդ ամենը, դրա համար էլ պետք է դրանք օգտագործել:

Քայլ 5: Մկաններ

Մկանների մասի լարերը ցուցադրվում են առաջին պատկերում: Ներքևում մենք ունենք մարտկոց, որը պետք է միաձուլված լինի համապատասխան ապահովիչով (այս պահին այն չկա): Լիցքավորիչը միացնելու համար ես ավելացրել եմ երկու արտաքին կոնտակտ: Լավ կլիներ դրանք փոխարինել համապատասխան XT60 միակցիչով:

Հետո մենք ունենք մարտկոցի մեծ անջատիչ, որը միացնում է համակարգի մնացած մասը մարտկոցին: Այս անջատիչն ունի իրական բանալին և թույլ տվեք ասել ձեզ, որ այն այնքան գոհացուցիչ է, որ այն պտտվում է և տեսնում, թե ինչպես է նավակը կենդանանում:

Ուղեղը միացված է մարտկոցներին, մինչդեռ ESC- ները և Servos- ն իրարից բաժանված են շանթի դիմադրիչով: Սա թույլ է տալիս հոսանքը չափել փոքրիկ նարնջագույն կապի միջոցով, քանի որ այն առաջացնում է փոքր լարման անկում շունտի դիմադրության վրա:Մնացած էլեկտրագծերը պարզապես կարմիրից կարմիր են, իսկ սևից սև: Քանի որ սերվոներն իրականում այլևս չեն օգտագործվում, դրանք պարզապես կարող են անտեսվել: Սառեցման պոմպերը նավակի միակ բաղադրիչն են, որոնք պահանջում են ուղիղ 12 Վ լարման, և դրանք, կարծես, լավ չեն աշխատում, եթե լարումը դրանից բարձր է կամ ցածր: Հետևաբար, նրանց անհրաժեշտ է Կարգավորիչ, եթե մարտկոցի լարումը 12 Վ -ից բարձր է կամ աստիճանաբար փոխարկիչ, եթե այն ցածր է:

Rեկի ղեկով ESC- ի ազդանշանային երկու լարերը կանցնեին ուղեղի նույն ալիքը: Այնուամենայնիվ, նավակն այժմ օգտագործում է դիֆերենցիալ հրում aka: սահելը, այնպես որ յուրաքանչյուր ESC պետք է ունենա իր առանձին ալիքը, և սպասարկող սարքերն ընդհանրապես անհրաժեշտ չեն:

Քայլ 6: Ուղեղ. Բաղադրիչներ

Ուղեղը մեծ տուփ է ՝ լի հետաքրքիր էլեկտրոնիկայով: Դրանցից շատերը կարելի է գտնել FPV- ի մրցարշավային անօդաչու թռչող սարքերում, իսկ նրանցից ոմանք իրականում հանվել են իմ սեփական անօդաչու թռչող սարքից: Առաջին պատկերը ցույց է տալիս բոլոր էլեկտրոնային մոդուլները: Նրանք կոկիկ կերպով դրված են միմյանց վրա ՝ օգտագործելով պղնձե PCB- ի անջատումները: Դա հնարավոր է, քանի որ FPV- բաղադրիչները գալիս են հատուկ ձևի գործոններով, որոնք նշվում են որպես stack site: Ներքևից վերև մեր բուրգը պարունակում է հետևյալը.

Էլեկտրաէներգիայի բաշխման խորհուրդ (ՊBԲ)

Այս բանը կատարում է այն, ինչ նշանակում է անունը և բաշխում է իշխանությունը: Մարտկոցից երկու լար է գալիս, և այն առաջարկում է մի քանի զոդման բարձիկներ ՝ տարբեր մոդուլներ մարտկոցին միացնելու համար: Այս PDB- ն առաջարկում է նաև 12V և 5V կարգավորիչ:

Թռիչքի վերահսկիչ (FC)

Թռիչքի վերահսկիչը գործարկում է ArduPilot Rover որոնվածը: Այն տարբեր բաներ է անում: Այն վերահսկում է շարժիչի վերահսկիչները մի քանի PWM ելքերի միջոցով, այն վերահսկում է մարտկոցի լարումը և հոսանքը, այն միանում է տարբեր սենսորներին և մուտքային և ելքային սարքերին, ինչպես նաև ունի գիրոսկոպ: Կարելի է ասել, որ այս փոքրիկ մոդուլը իրական ուղեղն է:

RC ընդունիչ

Ստացողը միացված է հեռակառավարման վահանակին: Իմ դեպքում դա FCSky հեռակառավարիչ է RC ինքնաթիռների համար, որն ունի տասը ալիք և նույնիսկ երկկողմանի կապ է հաստատում, որպեսզի հեռակառավարիչը կարողանա նաև ազդանշաններ ստանալ ընդունիչից: Նրա ելքային ազդանշանները ուղիղ ՖԿ են գնում մեկ լարով `օգտագործելով այսպես կոչված I-bus արձանագրությունը:

Տեսահաղորդիչ (VTX)

Ուղեղի տուփը մի փոքր անալոգային տեսախցիկ ունի: Տեսախցիկի տեսազանգը փոխանցվում է FC- ին, որը վիդեո հոսքին ավելացնում է էկրանին ցուցադրում (OSD), որը պարունակում է այնպիսի տեղեկատվություն, ինչպիսին է մարտկոցի լարումը: Այնուհետև այն փոխանցվում է VTX- ին, որն այն փոխանցում է մյուս ծայրում գտնվող հատուկ 5.8 ԳՀց ընդունիչին: Այս հատվածը խիստ անհրաժեշտ չէ, բայց հիանալի է կարողանալ տեսնել այն, ինչ տեսնում է նավակը:

Տուփի վերևում մի փունջ ալեհավաք կա: Մեկը VTX- ից է, երկուսը ՝ RC ընդունիչից: Մյուս երկու ալեհավաքները հետևյալ բաղադրիչներն են:

Հեռաչափության մոդուլ

433 ՄՀց ալեհավաքը պատկանում է հեռաչափության մոդուլին: Այս փոքրիկ հաղորդիչը մուտքային/ելքային սարք է, որը թռիչքի վերահսկիչը միացնում է ստորգետնյա կայանին (նոթբուք ՝ 433 ՄՀց USB դոնգով): Այս կապը թույլ է տալիս օպերատորին հեռակա կարգով փոխել պարամետրերը և տվյալներ ստանալ ներքին և արտաքին սենսորներից: Այս կապը կարող է օգտագործվել նաև նավակը հեռակա կարգով կառավարելու համար:

GPS և կողմնացույց

Նավի վերևում գտնվող մեծ կլոր բանը իրականում ալեհավաք չէ: Դե, դա մի տեսակ է, բայց դա նաև մի ամբողջ GPS մոդուլ և կողմնացույցի մոդուլ է: Սա այն է, ինչը նավակին հնարավորություն է տալիս իմանալ իր դիրքը, արագությունը և կողմնորոշումը:

Անօդաչու թռչող սարքերի շուկայի աճի շնորհիվ յուրաքանչյուր մոդուլի համար կարելի է ընտրել բաղադրիչների լայն տեսականի: Ամենայն հավանականությամբ, որ դուք գուցե ցանկանաք փոխել, դա FC- ն է: Եթե ցանկանում եք միացնել ավելի շատ տվիչներ և ավելի շատ մուտքերի կարիք ունեք, կան մի շարք ավելի հզոր ապարատային տարբերակներ: Ահա FC- ի բոլոր ցանկերը, որոնց աջակցում է ArduPilot- ը, այնտեղ նույնիսկ ազնվամորու pi կա:

Եվ ահա իմ օգտագործած ճշգրիտ բաղադրիչների մի փոքր ցուցակ.

• FC: Omnibus F4 V3S Aliexpress
• RC ընդունիչ ՝ Flysky FS-X8B Aliexpress
• Հեռահաղորդիչ հաղորդիչ `433 ՄՀց 500 մՎտ Aliexpress
• VTX ՝ VT5803 Aliexpress
• GPS և կողմնացույց ՝ M8N Aliexpress
• Պարիսպ ՝ 200x200x100 մմ IP67 Aliexpress
• Հեռակառավարիչ ՝ FLYSKY FS-i6X Aliexpress
• Տեսաընդունիչ ՝ Skydroid 5, 8 ԳՀց Aliexpress

Քայլ 7: Ուղեղ. Լարերի միացում

Ուղեղը ստանում է իր աշխատանքային լարումը անմիջապես մարտկոցից: Այն նաև ստանում է անալոգային լարման ընթացիկ շանթից և այն դուրս է բերում երկու շարժիչների կառավարման ազդանշանները: Դրանք արտաքին կապն են, որոնք հասանելի են ուղեղի տուփի դրսից:

Ներսը շատ ավելի խճճված տեսք ունի: Ահա թե ինչու ես առաջին նկարի փոքրիկ էլեկտրագծերի սխեման կազմեցի: Սա ցույց է տալիս կապերը բոլոր այն տարբեր բաղադրիչների միջև, որոնք ես նկարագրեցի նախորդ քայլում: Ես նաև մի քանի երկարացման լարեր պատրաստեցի PWM ելքային ալիքների և USB պորտի համար և դրանք ուղղեցի դեպի պարիսպի հետևի մասը (տես նկար 3):

Կույտը տուփին ամրացնելու համար ես օգտագործեցի 3D տպագրված բազային ափսե: Քանի որ բաղադրիչները (հատկապես VTX) արտադրում են ջերմություն, ես նաև ամրացրեցի 40 մմ օդափոխիչ ևս մեկ 3D տպագիր ադապտեր: Ես ավելացրեցի 4 սև պլաստմասե կտոր եզրերին, որպեսզի տուփը նավակի վրա պտուտակեմ, առանց կափարիչը բացելու անհրաժեշտության: 3D տպված բոլոր մասերի STL ֆայլերը կցված են: Ես օգտագործել եմ էպոքսիդ և տաք սոսինձ ՝ ամեն ինչ կպցնելու համար:

Քայլ 8: Ուղեղ. ArduPilot Setup

Ardupilot Wiki- ն մանրամասն նկարագրում է, թե ինչպես կարելի է ռովեր տեղադրել: Ահա Rover- ի փաստաթղթերը: Այստեղ ես պատրաստվում եմ միայն մակերեսը քերել: Հիմնականում կան հետևյալ քայլերը ՝ ArduPilot Rover- ը գործարկելու համար ՝ ամեն ինչ ճիշտ միացված լինելուց հետո.

1. Flash ArduPilot որոնվածը FC- ին (Tipp. Դրա համար կարող եք օգտագործել Betaflight- ը, ընդհանուր FPV անօդաչու թռչող սարքերի ծրագրակազմ)
2. Տեղադրեք Ground Station ծրագրակազմ, ինչպես Mission Planner- ը և միացրեք տախտակը (տես առաքելության պլանավորողի միջերեսը 1 -ին նկարում)

3. Կատարեք ապարատային տարրական կարգավորում

   • տրամաչափել գիրոսն ու կողմնացույցը
   • calibrate հեռակառավարման վահանակ
   • կարգավորեք ելքային ալիքները

4. Կատարեք ավելի առաջադեմ կարգավորում ՝ անցնելով պարամետրերի ցանկը (նկար 2)

   • լարման և հոսանքի ցուցիչ
   • ալիքների քարտեզագրում
   • LED- ները
5. Կատարեք թեստ և կարգավորեք շնչափողի և ղեկի պարամետրերը (նկար 3)

Եվ բում, դու ունես ինքնակառավարվող ռովեր: Իհարկե, այդ բոլոր քայլերն ու պարամետրերը որոշակի ժամանակ են պահանջում, և կողմնացույցի ճշգրտումը կարող է բավականին հոգնեցուցիչ լինել, բայց փաստաթղթերի, ArduPilot ֆորումների և YouTube- ի ձեռնարկների օգնությամբ ի վերջո կարող եք հասնել այնտեղ:

ArduPilot- ը ձեզ տալիս է հարյուրավոր պարամետրերի առաջադեմ խաղահրապարակ, որը կարող եք օգտագործել գրեթե ցանկացած ինքնակառավարվող մեքենա կառուցելու համար, որի մասին կարող եք մտածել: Եվ եթե ինչ -որ բան բացակայում է, կարող եք ներգրավվել համայնքի հետ `այն կառուցելու համար, քանի որ այս հիանալի նախագիծը բաց կոդ է: Ես կարող եմ միայն ձեզ խրախուսել փորձել այն, քանի որ սա, հավանաբար, ինքնավար տրանսպորտային միջոցների աշխարհ մուտք գործելու ամենահեշտ միջոցն է: Բայց ահա մի փոքր օգտակար հուշում. Փորձեք այն պարզ մեքենայով, նախքան հսկա RC նավ կառուցելը:

Ահա Ընդլայնված պարամետրերի մի փոքր ցուցակ, որը ես արել եմ իմ հատուկ սարքավորման կարգավորման համար.

• Փոխված ալիքի քարտեզագրումը RC MAP- ում

  • Սկիպիդար 2-> 3
  • Շնչափող 3-> 2
• Ակտիվացված I2C RGB լուսադիոդներ
• Շրջանակի տեսակը = նավակ

• Կարգավորել Skid Steering- ը

  • Channel 1 = ThrottleLeft
  • Channel 2 = ThrottleRight
• Ալիք 8 = FlightMode
• 5 -րդ ալիք = ingինում/զինաթափում

• Կարգավորել ընթացիկ և մարտկոցի մոնիտորը

  • BATT_MONITOR = 4
  • Այնուհետեւ վերագործարկեք: BATT_VOLT_PIN 12
  • BATT_CURR_PIN 11
  • BATT_VOLT_MULT 11.0

Քայլ 9. Ուղեղ. Պատվերով LED վերահսկիչ

Առաջին մրցանակը Make it Move մրցույթում 2020 թ