Drone Seguimi intelligente fai-da-te con fotocamera (basato su Arduino): 22 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

I droni sono giocattoli e strumenti molto popolari in questi giorni. Puoi trovare droni professionali e anche per principianti e gadget volanti sul mercato. Ho quattro droni (quadricotteri ed esacotteri), perché amo tutto ciò che vola, ma il 200° volo non è così interessante e inizia a essere noioso, quindi ho deciso che costruirò il mio drone con alcune funzionalità extra. Mi piace programmare Arduino e progettare circuiti e gadget così ho iniziato a costruirlo. Ho usato il controller di volo MultiWii basato sul chip ATMega328 che viene utilizzato anche nell'Arduino UNO, quindi la programmazione è stata piuttosto semplice. Questo drone può essere collegato a uno smartphone Android che invia i suoi dati GPS al drone, che confronta con il proprio segnale GPS, quindi inizia a seguire il telefono, quindi se mi muovo per strada il drone mi segue. Ovviamente ha ancora molti difetti, perché non sono stato in grado di realizzare un drone di ripresa professionale, ma segue il telefono, fa un video e ha anche un sensore di distanza ad ultrasuoni per evitare gli ostacoli nell'aria. Penso che siano più o meno le caratteristiche di un drone fatto in casa. Appena possibile caricherò un video su un volo, ma è difficile fare registrazioni di buona qualità con un drone sempre in movimento.

Passaggio 1: proprietà principali

Il drone è quasi completamente automatico, non devi controllarlo, perché segue il tuo telefono che di solito è nella tua bici, Il sensore a ultrasuoni aiuta a bypassare alberi, edifici e altri ostacoli e il GPS fornisce dati di posizione molto precisi, ma vediamo cosa abbiamo in totale:

• Batteria da 1000 mAh, sufficiente per 16-18 minuti di volo continuo
• sensore ad ultrasuoni per evitare ostacoli nell'aria
• Modulo Bluetooth per ricevere dati dal telefono
• Microcontrollore basato su Arduino
• giroscopio incorporato
• altezza massima regolamentata (5 metri)
• quando la batteria è scarica atterra automaticamente sul telefono (si spera nelle tue mani)
• costa circa $ 100 per costruire
• può essere programmato per qualsiasi cosa
• con l'aiuto del GPS puoi inviare il drone a qualsiasi coordinata
• progettazione del quadricottero
• dotato di videocamera HQ 2MP 720p
• pesa 109 grammi (3,84 once)

Quindi questo è tutto ciò che la prima versione può fare, ovviamente voglio svilupparla. Durante l'estate voglio hackerare il mio drone più grande con questo software.

Passaggio 2: video del test di volo

Ho chiesto a due miei cari amici di camminare davanti al drone, mentre ero sotto il drone, per salvarlo se cade. Ma il test è riuscito e, come puoi vedere, il drone non è ancora molto stabile, ma ha funzionato. Il ragazzo di sinistra con una maglietta gialla teneva il telefono che trasmetteva i dati GPS. La qualità video con questa fotocamera non è delle migliori, ma non ho trovato fotocamere 1080p dal peso ridotto.

Passaggio 3: raccolta di parti e strumenti

Per questo progetto hai bisogno di alcune parti nuove e insolite. Ho progettato da parti a basso peso e riciclate per ridurre i costi, e sono riuscito a ottenere ottimi materiali per il telaio. Ma vediamo di cosa abbiamo bisogno! Ho acquistato il marchio Crius del controllore di volo da Amazon.com e ho lavorato

Utensili:

• Saldatore
• Pistola a colla
• taglierina
• Tronchese
• Strumento rotante
• Super colla
• nastro adesivo
• Elastico

Parti:

• MultiWii 32kB Flight Controller
• Modulo GPS seriale
• Convertitore da seriale a I2C
• Modulo Bluetooth
• Sensore ultrasonico
• cannucce
• Pezzo di plastica
• ingranaggio
• motori
• eliche
• viti
• L293D Motor Driver (è stata una pessima scelta, correggerò nella seconda versione)
• Batteria agli ioni di litio da 1000 mAh

Passaggio 4: assemblare le eliche

Ho comprato queste eliche con motori da Amazon.com per 18 dollari, sono pezzi di ricambio per il drone Syma S5X, ma mi sembravano utili, quindi le ho ordinate e hanno funzionato bene. Devi solo mettere il motore nel suo foro e attaccare le eliche all'ingranaggio.

Passaggio 5: schema del circuito

Guarda sempre lo schema mentre lavori e fai attenzione ai collegamenti.

Passaggio 6: saldatura dei motori al driver

Ora devi saldare tutti i cavi dai motori all'IC del driver del motore L293D. Guarda le foto, dicono molto di più, devi collegare i fili nero e blu al GND e i fili positivi alle Uscite 1-4, proprio come me. L'L293D può pilotare questi motori, ma consiglio di utilizzare alcuni transistor di potenza perché questo chip non può gestire tutti e quattro i motori ad alta potenza (più di 2 Ampere). Dopo aver tagliato le cannucce da 15 cm, queste terranno i motori in posizione. Ho usato cannucce extra forti che ho preso da una panetteria e un bar locale. Metti delicatamente queste cannucce sugli ingranaggi dei motori.

Passaggio 7: assemblaggio del telaio

Si prega di prestare attenzione alla seconda immagine, che mostra come equipaggiare le eliche. Usa della colla a caldo e della super colla per adattarsi a tutte e quattro le eliche, quindi controlla i collegamenti. È molto importante che le eliche si trovino alla stessa distanza l'una dall'altra.

Passaggio 8: aggiungere cavi a L293D

Prendi quattro ponticelli femmina-femmina e tagliali a metà. Quindi saldarli ai pin rimanenti dell'IC. Questo aiuterà a collegare i pin ai pin I/O di Arduino. Ora è il momento di costruire il circuito.

Passaggio 9: il circuito

Tutti i moduli sono inclusi nel kit del controller di volo che ho ordinato, quindi devi solo collegarli insieme. Il Bluetooth va alla porta seriale, il GPS prima nel convertitore I2C poi nella porta I2C. Ora puoi equipaggiarlo sul tuo drone.

Passaggio 10: mettere il circuito sul telaio

Usa del nastro biadesivo e aggiungi prima il GPS. Questo nastro spugnoso tiene tutto a posto, quindi incolla ogni modulo uno per uno sul pezzo di plastica. Se hai finito, puoi collegare i pin del driver del motore al MultiWii.

Passaggio 11: collegamento dei due circuiti

I pin di Input vanno ai pin D3, D9, D10, D11 gli altri vanno collegati ai pin VCC+ e GND-. Schemantic verrà caricato domani.

Passaggio 12: batteria…

Ho usato degli elastici per fissare la mia batteria alla parte inferiore del drone e ci tiene abbastanza forte. Mi sono collegato e ho lavorato, proprio come immaginavo.

Passaggio 13: il sensore a ultrasuoni

Il sensore sonar è fissato sul drone con un elastico e collegato ai pin D7 e D6 del controller MultiWii.

Passaggio 14: come programmarlo?

Devi usare un modulo FTDI seriale per programmare il chip. Il kit comprende anche il modulo programmatore.

Passaggio 15: come funziona un GPS?

Il Global Positioning System (GPS) è un sistema di navigazione spaziale che fornisce informazioni sulla posizione e sull'ora in tutte le condizioni atmosferiche, ovunque sulla Terra o nelle sue vicinanze, dove vi sia una linea di vista libera di quattro o più satelliti GPS. Il sistema fornisce capacità critiche agli utenti militari, civili e commerciali di tutto il mondo. Il governo degli Stati Uniti ha creato il sistema, lo mantiene e lo rende liberamente accessibile a chiunque disponga di un ricevitore GPS. I moduli GPS in genere emettono una serie di stringhe standard di informazioni, sotto il cosiddetto protocollo NMEA (National Marine Electronics Association). Ulteriori informazioni sulle stringhe di dati standard NMEA sono disponibili su questo sito.

Per maggiori informazioni sulla programmazione leggi questo:

Passaggio 16: il software

Non so se il software è già caricato sul chip o meno, ma qui ti spiego cosa fare. Per prima cosa scarica la libreria MultiWii ufficiale sul tuo computer. Estrai il file.zip, quindi aprilo come file MultiWii.ino. Scegli "Arduino/Genuino UNO" e caricalo sulla tua bacheca. Ora il tuo microcontrollore ha tutte le funzioni preinstallate. Il giroscopio, le luci, il Bluetooth e persino il piccolo LCD (che non viene utilizzato in questo progetto) funzionano con il codice caricato. Ma questo codice può essere utilizzato solo per verificare se i moduli funzionano perfettamente o meno. Prova a inclinare il drone e vedrai che i motori gireranno a causa del giroscopio. Dobbiamo modificare il codice del controller per seguire il telefono.

Dopo questo puoi creare il tuo drone hackerato se puoi programmare Arduino o seguire le mie istruzioni e renderlo un drone "seguimi".

Link GitHub per il software:

Si prega di visitare il sito ufficiale per maggiori dettagli sui software:

Passaggio 17: modifica del codice

Ho dovuto modificare il codice dei sensori e il codice del controller che ha fornito i prompt all'ATMega328, ma ora il modulo Bluetooth fornisce tre coordinate GPS e in base a queste il drone si muove, quindi se le coordinate x e y del mio telefono sono 46^44'31" e 65^24"13' e le coordinate del drone sono 46^14'14" e 65^24"0', quindi il drone si muoverà in una direzione fino a raggiungere il telefono.

Passaggio 18: App Telefono

Ho utilizzato l'app SensoDuino scaricabile da qui sul tuo smartphone: https://play.google.com/store/apps/details?id=com…. Connettiti al drone tramite Bluetooth e accendi il GPS TX e la registrazione dei dati. Ora l'app del telefono è pronta.

Passaggio 19: la fotocamera

Ho comprato una fotocamera portachiavi cinese 720p molto economica e aveva un'ottima qualità. Ho adattato sul fondo del drone con nastro biadesivo. Questa fotocamera è stata utilizzata in molti dei miei progetti ed è sempre buona da usare, pesa 15 grammi e può fare un ottimo video.

Passaggio 20: test…

Il drone è ancora instabile perché non è un progetto professionale, ma funziona bene. Sono veramente contento dei risultati. La distanza di connessione era di circa 8 metri, più che sufficiente per un drone come questo. Il video arriverà presto e spero che vi piaccia. Non è un drone da corsa, ma è anche abbastanza veloce.

Passo 21: Piani futuri

Ho anche un drone più grande e se riesco a correggere gli errori nel codice voglio usarlo con quello tramite connessione WiFi con un modulo ESP8266. Ha rotori più grandi e può sollevare anche una GoPro, non come la prima versione. Questo drone potrebbe essere uno strumento utile mentre vai in bicicletta, guida, scia, nuota o fai sport, ti segue sempre.

Passaggio 22: grazie per aver guardato

Spero davvero che ti sia piaciuto il mio Instuctable, e se sì, per favore dammi un voto gentile nel concorso Make It Fly. Se hai domande non esitare a chiedere. Non dimenticare di condividere e donare un cuore se pensi che lo meriti. Grazie ancora per la visione!

Ciao, Imetomi

Secondo classificato al concorso esterno 2016

Secondo Premio al Concorso Automazione 2016

Secondo Premio al Concorso Make It Fly 2016