इंटरनेट नियंत्रण के साथ DIY स्टैंडअलोन ड्रोन

सबसे पहले, मैंने एक लंबा परिचय लिखा था कि ऐसा काम कहाँ से आया है, और फिर यह मुझे उबाऊ लग रहा था और मैंने इसे हटा दिया।

तो, कार्य: बिजली लाइनों (बिजली लाइनों) की स्थिति की निगरानी के लिए एक स्वायत्त यूएवी का निर्माण।

के बाद से:

1. यह एक शौक परियोजना है और मैं अपनी गणना में एक बड़ी गलती कर सकता हूं
2. उड़ने वाली वस्तुएं जीवित चीजों और उनकी संपत्ति के लिए खतरा पैदा करती हैं,

तब इस लेख को केवल एक विस्तार क्षितिज के रूप में लिया जाना चाहिए, न कि कार्रवाई के लिए एक मार्गदर्शक।

बिजली लाइनों पर पता लगाने के लिए दोषों की सूची ।

यूएवी की आवश्यकताएं

• वर्टिकल टेक-ऑफ और लैंडिंग (कैटापुल्ट्स और पैराशूट के बिना), यानी एक कॉप्टर
• उड़ान भरने, दिए गए बिंदुओं पर उड़ान भरने, वापस लौटने और स्वचालित रूप से उतरने में सक्षम
• आप एक उड़ान मिशन को संपादित कर सकते हैं, दुनिया में कहीं से भी उतरने और उतरने की आज्ञा दे सकते हैं
• इंटरनेट पर टेलीमेट्री और रीयल-टाइम वीडियो प्रसारित करें
• उड़ान के दौरान या बाद में जहाज पर कैमरे से फ़ोटो और वीडियो अपलोड करना
• चार्ज या यंत्रवत् बैटरी को मानवीय हस्तक्षेप के बिना बदलें।

और दो परस्पर विरोधी आवश्यकताएं:

• विश्वसनीय इलेक्ट्रॉनिक्स (यदि यह कहीं गिरता है, तो इसे खो जाने पर विचार करें)
• प्रयोग की अपेक्षाकृत कम लागत (यदि यह कहीं गिरता है, तो इसे खो जाने पर विचार करें)

स्वायत्तता की डिग्री, आदर्श रूप से, शानदार है: ड्रोन एक पूर्व नियोजित मार्ग पर उड़ता है, एक फोटो सर्वर पर अपलोड करता है, सर्वर पर सॉफ्टवेयर फोटो में दोषों की पहचान करता है और कार्य स्थलों के निर्देशांक के साथ मरम्मत टीम के लिए अनुरोध करता है। किसी भी हिस्से के कामकाजी जीवन के अंत से पहले ड्रोन को किसी व्यक्ति के ध्यान की आवश्यकता नहीं होनी चाहिए, उदाहरण के लिए, एक बैटरी या बीयरिंग।

यह स्पष्ट है कि यह कार्य एक वर्ष के लिए नहीं है, लेकिन मैं शुरू करूँगा, और शायद कोई उठाएगा और जारी रखेगा।

उदाहरण के लिए, स्वायत्त परिसरों के औद्योगिक संस्करण समाप्त हो गए: एक , दो , तीन , चार , पांच , छह , सात , आठ , नौ , दस , ग्यारह , बारह , तेरह , चौदह । मैंने कीमतों का पता लगाने के लिए संभावित खरीदार के रूप में सभी से अनुरोध किया। उनमें से बिक्री के लिए तैयार: 2; रूस में बिक्री के लिए तैयार: 0।

उड़ान नियंत्रक चुनना

चूंकि मुझे इंटरनेट के माध्यम से वीडियो और टेलीमेट्री प्रसारित करने की आवश्यकता है, यह तुरंत मेरे दिमाग में आता है कि वे 4 जी मॉडेम के साथ एक माइक्रो कंप्यूटर और ड्रोन पर एक कैमरा लगाएं और इस किट से वेबकास्ट करें। ऐसे समाधान पाए गए: एक , दो , तीन । ये बाहरी USB 4G मॉडम और कैमरे के साथ साधारण सिंगल बोर्ड हैं। वीडियो को कोड करने और प्रसारित करने के लिए, gstreamer का उपयोग किया जाता है। लेकिन ये चीजें खुद नहीं जानतीं कि ड्रोन को कैसे नियंत्रित किया जाए, उन्हें फ्लाइट कंट्रोलर के साथ मिलकर इस्तेमाल करने की जरूरत है।

फ्लाइट कंट्रोलर ड्रोन का दिमाग होता है। यह स्थिति सेंसर (जाइरोस्कोप, एक्सेलेरोमीटर, कम्पास), जीपीएस निर्देशांक, नियंत्रण कक्ष पर हैंडल की स्थिति की निगरानी करता है और इन आंकड़ों के आधार पर, एक बिंदु पर लटकने या कहीं उड़ान भरने के लिए मोटर्स को नियंत्रित करता है। फ्लाइट कंट्रोलर को किसी न किसी तरह से ऑन-बोर्ड कंप्यूटर के साथ कनेक्ट करने की आवश्यकता होगी ताकि आप फ्लाइट टास्क को लोड कर सकें या मनमाने ढंग से इंगित कर सकें कि कहाँ और कब कैमरा चालू करना है।
बिक्री पर आप कई अलग-अलग नियंत्रक पा सकते हैं जो मूल्य और कार्यक्षमता में एक-दूसरे से बहुत अलग हैं। उनमें से कुछ अपने स्वयं के सॉफ़्टवेयर पर काम करते हैं, और कुछ ओपन-सोर्स सॉफ़्टवेयर का उपयोग करते हैं, जैसे कि आर्दुपिलॉट और इसके कांटा पीएक्स 4 ।

आर्दुपिलॉट के साथ, मैंने 8-बिट एटमैग्स पर खेला जिसमें यूएसबी बूटलोडर नहीं था, लेकिन वे प्रोग्रामर पर सिले हुए थे। तब से मैंने उसका सामना नहीं किया और मुझे आश्चर्य हुआ जब मुझे पता चला कि अब वह 64-बिट लिनक्स कंप्यूटर पर काम कर सकता है, उसके पास उपयोगकर्ताओं का एक बड़ा समुदाय है, दोनों शौक और पेशेवरों, बॉक्स से बाहर समर्थित सेंसर की एक लंबी सूची और चित्रित 2018-2019 के लिए योजनाएं । इस समय के दौरान, वह एक DroneCode परियोजना में विकसित करने में कामयाब रहे, और फिर इससे अलग हो गए।

पहली नज़र में, यह सिर्फ सभी आवश्यक कार्यों को लागू करता है: स्वचालित टेक-ऑफ और लैंडिंग, उड़ान कार्यों को लोड करना, सभी मुख्य ओएस परिवारों के लिए डेस्कटॉप और मोबाइल एप्लिकेशन हैं। नियंत्रण कार्यक्रम (जीसीएस - ग्राउंड कंट्रोल स्टेशन) रेडियो मॉडेम के एक सेट (ड्रोन टेलीमेट्री भेजता है, जीसीएस नियंत्रण आदेश भेजता है) के माध्यम से खुले एमएवीलिंक प्रोटोकॉल के माध्यम से लघु संदेशों के माध्यम से ऑन-बोर्ड नियंत्रक के साथ संवाद करते हैं। मुझे संदेह है कि इन संदेशों को इंटरनेट के माध्यम से लॉन्च किया जा सकता है।

समर्थित नियंत्रकों की सूची पर एक नज़र डालें और कुछ उठाएँ। वहाँ एक दर्जन विकल्प हैं, छोटे से बड़े और विभिन्न विशेषताओं के साथ।

सभी प्रकार के नियंत्रकों में से, मुझे कई विकल्प पसंद आए:

उड़ान नियंत्रक	Erle PXFMini	क्षीण धार	नवियो २	एरल ब्रेन 3	पिच्छावक 2 घन
अतिरिक्त कंप्यूटर	रास्पबेरी पाई जीरो डब्ल्यू	नहीं	रसभरी पी ३	नहीं	रसभरी पी ३
वजन सेट करें, जी	84	97	98	145	150
सीपीयू, कुल	1	2	2	1	3
ओएस एक साथ चल रहा है	1	1	1	1	2
IMU सेंसर, किट	1	2	2	1	3
एयर प्रेशर सेंसर	1	2	1	1	1
शक्ति अतिरेक	नहीं	2	3	नहीं	2
जीपीएस, ग्लोनास	बाहरी मॉड्यूल अतिरिक्त मैग्नेटोमीटर के साथ	बाहरी मॉड्यूल अतिरिक्त मैग्नेटोमीटर के साथ	अंतर्निहित रिसीवर, बाहरी एंटीना	बाहरी मॉड्यूल अतिरिक्त मैग्नेटोमीटर के साथ	बाहरी मॉड्यूल
वीडियो इनपुट	रास्पबेरी पर सीएसआई	HDMI	रास्पबेरी पर सीएसआई	सीएसआई	रास्पबेरी पर सीएसआई
वाईफ़ाई	वहाँ है	वहाँ है लंबी दूरी 2 कि.मी. +52 ग्राम	वहाँ है	वहाँ है	वहाँ है
किट की लागत, $	212	700	215	341	331

सबसे हल्का किट (84 ग्राम) रास्पबेरी पाई ज़ीरो डब्ल्यू माइक्रो कंप्यूटर (9 ग्राम), एर्ल पीएक्सएफएमिनी कंट्रोलर (15 ग्राम), देशी बाहरी जीएनएसएस मॉड्यूल (46 ग्राम) और एक अतिरिक्त यूएसबी हब (14 ग्राम) से प्राप्त होता है।


इस किट में केवल एक काम करने वाला प्रोसेसर है - रास्पबेरी पाई पर। इस पर मोटर रेगुलेटर का पीडब्लूएम कंट्रोल, सेंसर रीडिंग पढ़ना, लिनक्स ओएस को पूरी हिम्मत से चलाना और कैमरे से वीडियो को डिकोड करना है। चूंकि पीआई ज़ीरो में यूएसबी पोर्ट नहीं हैं, इस विकल्प में आपको बाहरी हब का उपयोग करना होगा। अतिरेक के बिना IMU सेंसर और पावर इनपुट।

हॉन्गकॉन्ग की कंपनी की विकास टीम में रूसी नामों के साथ अगला सेट (97 ग्राम) जीएलएसएस मॉड्यूल (38 ग्राम) के साथ एम्लिड एज कंट्रोलर (59 ग्राम) है। GNSS मॉड्यूल UAVCAN प्रोटोकॉल के अनुसार काम करता है और इसके अलावा एक मैग्नेटोमीटर और एक एयर प्रेशर सेंसर से लैस है। यहाँ, PWM के लिए एक अलग ARM Cortex-M3 प्रोसेसर जिम्मेदार है, Linux OS मुख्य ARM Cortex-A53 क्वाड-कोर पर घूम रहा है।



नियंत्रक के पास एक एचडीएमआई वीडियो इनपुट है, जो आपको इस तरह के आउटपुट के साथ किसी भी कैमरे से सीधे कनेक्ट करने की अनुमति देता है, उदाहरण के लिए गोप्रो 4 या 5। अपेक्षाकृत उच्च लागत किट में लंबी दूरी के वाईफाई ट्रांससेवर्स द्वारा समझाया गया है (एचडी वीडियो रिकॉर्डिंग के साथ 2 किमी तक)। ऑन-बोर्ड मॉड्यूल (52 ग्राम) का वजन सामान्य तालिका में शामिल नहीं है, क्योंकि मुझे 4 जी संचार की आवश्यकता है, हालांकि, आप इस विकल्प को ध्यान में रख सकते हैं: लंबी दूरी की वाईफाई से आप वायर्ड इंटरनेट के माध्यम से एक स्थिर राउटर के माध्यम से बैकअप संचार चैनल बना सकते हैं।

अगले विकल्प (98 ग्राम) में प्रसिद्ध रास्पबेरी पाई 3 माइक्रो कंप्यूटर (45 ग्राम) के साथ एक ही एमिलिड और एक बाहरी जीएनएसएस एंटीना (30 ग्राम) एक नेवियो 2 ढाल नियंत्रक (23 ग्राम) शामिल हैं। नियंत्रक के पास 14 चैनलों पर PWM को नियंत्रित करने और रिसीवर से आने वाले SBUS और PPM संकेतों को डिक्रिप्ट करने के लिए एक अलग कॉर्टेक्स-एम 3 प्रोसेसर है। यह बदले में, लिनक्स कर्नेल में ड्राइवर के माध्यम से नियंत्रित होता है, जो रास्पबेरी पर चलता है।



नियंत्रक अलग IMU सेंसर (एक्सेलेरोमीटर, गायरोस्कोप, मैग्नेटोमीटर) MPU9250 और LSM9DS1, एक एयर प्रेशर सेंसर और U-blox NEO-M8N GNSS मॉड्यूल, जो GPS, Glonass और BeiDou को MCX कनेक्टर के माध्यम से बाहरी एंटीना के साथ जोड़ा जाता है।

आप इस "पाई" को तीन तरफ से एक ही समय में 5 वोल्ट से पावर कर सकते हैं, जो एक दूसरे को डुप्लिकेट करने वाले स्वतंत्र स्रोतों के रूप में काम करते हैं: ढाल पर मुख्य पावर कनेक्टर, पीडब्लूएम सर्वो आउटपुट, रास्पबेरी पर माइक्रो-यूएसबी।

Erle Brain 3 कंट्रोलर (100 g) बाहरी जीपीएस मॉड्यूल (45 g) के साथ इसके वजन, कीमत और सेंसर का एक सेट तालिका में दिखता है, ताकि मैं यहां एक फोटो भी नहीं डाल सकूं।

अगला, हमारे पास सबसे विश्वसनीय और सबसे भारी किट (150 ग्राम) है, जिसमें एक खुली वास्तुकला और रास्पबेरी पाई 3 कंप्यूटर के साथ लोकप्रिय पिक्सवाक 2 क्यूब फ्लाइट कंट्रोलर (80 ग्राम) शामिल हैं। इस मामले में रास्पबेरी के बजाय, आप किसी भी हल्के एकल-बोर्ड का उपयोग कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, ओड्रोइड। XU4 , NVIDIA जेटसन या सही इंटरफेस और सही वजन के साथ कोई अन्य।

PixHawk में स्वयं 2 प्रोसेसर स्थापित हैं: पहला 32-बिट STM32F427 कोर्टेक्स M4 - मुख्य एक जो NuttX रियल-टाइम OS (RTOS) और दूसरा फेलसेफ 32-बिट STM32F103 है। नियंत्रक मॉड्यूल के रूप में बनाया गया है: IMU प्रोसेसर और सेंसर क्यूब में स्थापित होते हैं (एक एंटी-वाइब्रेशन माउंट पर, और यहां तक ​​कि हीटिंग के साथ), और पूरे परिधि पर शक्ति और कनेक्टर्स को आधार पर लाया जाता है। यह माना जाता है कि मूल बातें अलग हो सकती हैं और हर कोई विशिष्ट आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए अपना खुद का विकास कर सकता है, जिस पर आप बाद में तैयार क्यूब डाल सकते हैं। वैसे, इंटेल एडिसन माइक्रो कंप्यूटर स्थापित करने के लिए एक कनेक्टर के साथ एक तैयार संस्करण है। लेकिन, चूंकि इंटेल अब इन कंप्यूटरों को जारी नहीं करता है, रास्पबेरी भी ऑन-बोर्ड कंप्यूटर के रूप में इस किट में होंगे।

रास्पबेरी का उपयोग इंटरनेट से कनेक्ट करने के लिए एक अतिरिक्त कंप्यूटर के रूप में किया जाता है और आप इस पर किसी भी संसाधन-गहन कार्यों को चला सकते हैं (उदाहरण के लिए, ओपनसीवी में पैटर्न मान्यता), इस डर के बिना कि इस प्रक्रिया में विफलताओं को महत्वपूर्ण कार्यों जैसे "मोटर नियंत्रण" को तौलना होगा।

तो, वजन, विनिर्देशों और कीमत को देखते हुए, मेरे लिए पहला स्थान Navio 2 + रास्पबेरी किट, और दूसरा Pixhawk 2 Cube + रास्पबेरी (+52 g) है। अब, अगर Pixhawk के तहत छोटे रास्पबेरी शून्य और यहां तक ​​कि एक यूएसबी आउटपुट के लिए कनेक्टर में एक आधार था, तो यह अधिक दिलचस्प होगा। लेकिन आप अभी भी एक खरीद नहीं सकते हैं, लेकिन इसे अभी तक बनाना दिलचस्प नहीं है।
मैं नोट्स में लिखूंगा कि विश्वसनीयता में वृद्धि से अतिरिक्त 52 ग्राम और $ 110 का खर्च होता है। गणना के कुल परिणाम के अनुसार, ये आंकड़े नगण्य हो सकते हैं।

स्वायत्त चार्ज

जैसा कि आप ऊपर दिए गए संस्करणों में देख सकते हैं, अगली उड़ान के लिए एक स्वायत्त ड्रोन तैयार करने के लिए कई दृष्टिकोण हैं: संपर्क पैड के माध्यम से बैटरी चार्ज करना, गैर-संपर्क प्रेरण चार्जिंग और स्टेशन पर इसके बाद की चार्जिंग के साथ यंत्रीकृत बैटरी प्रतिस्थापन।


प्रत्येक विधि के अपने पेशेवरों और विपक्ष हैं, मैं उनके बारे में अलग से लिखूंगा, लेकिन किसी भी मामले में, उनके कामकाज के लिए, ड्रोन को लगभग सेंटीमीटर सटीकता के साथ वांछित बिंदु पर उतरने में सक्षम होना चाहिए।

लैंडिंग "टू द पॉइंट"

सटीक लैंडिंग के लिए, आप उन्हें पहचानने के लिए मानक ऑन-बोर्ड कंप्यूटर कैमरा, विज़ुअल मार्कर और ओपनसीवी का उपयोग कर सकते हैं। यहाँ एक समाधान है कि आप Google कर सकते हैं। जब मैंने यह लेख लिखा तो एक और ताजा सामने आया। लेकिन पैटर्न मान्यता रास्पबेरी के लिए एक समय लेने वाली प्रक्रिया है, और आप इसे विशेष आवश्यकता के बिना डाउनलोड नहीं करना चाहते हैं। इसके अलावा, मान्यता की गुणवत्ता उस सामग्री पर निर्भर करती है, जिस पर मार्कर बनाया गया है और प्रकाश की स्थिति। यह वांछनीय है कि यह एक अलग सेंसर हो और प्रकाश की घटनाओं की उपस्थिति और कोण की परवाह किए बिना वांछित दृश्य बिंदु के लिए तैयार निर्देशांक दे। और ऐसा समर्थित अर्दुपिलॉट उपकरण की सूची में है, जिसे आईआर-लॉक कहा जाता है।



ऊपर दी गई सूची के एरोबोटिक भी इस समाधान का उपयोग करते हैं। यह पिक्सी CMUcam5 ओपन सोर्स कैमरा मॉड्यूल पर आधारित है। यह मॉड्यूल एक कैमरा और एक प्रोसेसर से लैस है, और यह वस्तुओं की कुछ छवियों को पहचानने के लिए "सिखाया" जा सकता है, और फिर, आउटपुट पर, छवि में इन वस्तुओं के तैयार किए गए निर्देशांक प्राप्त करें।




छवि पर मान्यता प्राप्त छवि के निर्देशांक और उससे दूरी के बारे में जानना, उड़ान नियंत्रक गणना करता है कि ड्रोन को कितनी दूर और किस दिशा में ले जाना है।
आईआर-लॉक का संशोधन इस तथ्य में शामिल है कि एलईड से एक आईआर टॉर्च को पहचाने जाने के लिए एक मार्कर के रूप में उपयोग किया जाता है, और कैमरा पर पारंपरिक लेंस को उन लोगों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है जो केवल आईआर प्रकाश संचारित करते हैं। नतीजतन, किसी भी प्रकाश में, कैमरा एक काले रंग की पृष्ठभूमि (और अधिक कुछ नहीं) पर सफेद में दीपक के luminescence को देखता है, जो मान्यता की सटीकता को बहुत बढ़ाता है।

इस सेंसर के सामान्य संचालन के लिए, एक रेंजफाइंडर की भी आवश्यकता होती है, जो जमीन के ऊपर की ऊंचाई को मापेगा। डेवलपर्स एक लेजर रेंजफाइंडर का उपयोग करने की सलाह देते हैं, उदाहरण के लिए लाइटवेयर एलडब्ल्यू 20 (20 ग्राम और $ 299, 100 मीटर तक के उपाय), या एक सस्ता और छोटा वीएल 53 एल0 एक्स (1 ग्राम और $ 10 से कम), 2 मीटर तक के उपाय, जो कि अर्दुपिलॉट के नवीनतम संस्करणों में समर्थित हो गए हैं। किसी कारण से, लैंडिंग उद्देश्यों के लिए अल्ट्रासोनिक सेंसर आईआर-लॉक डेवलपर्स के भरोसे के लायक नहीं है।
वैसे, अल्ट्रासाउंड और स्टीरियो कैमरों का उपयोग करके डीजेआई ड्रोन स्वचालित रूप से लैंड करते हैं।

मरे हुए आदमी की तरह लटकाओ

ड्रोन को एक स्थान पर लटकाने के लिए और "तैरने" के लिए, अकेले जीपीएस पर्याप्त नहीं है। दुर्भाग्य से, वातावरण के कारण, जीपीएस रिसीवर से निर्देशांक दसियों मीटर के भीतर तैर सकते हैं, और सेंटीमीटर सटीकता के लिए जीपीएस आरटीके सुधार प्रणालियों का उपयोग किया जाना चाहिए। यह प्रणाली इन विचलन के मूल्यों को भेजने के लिए बोर्ड के साथ समन्वय विचलन, और रेडियो संचार के लिए एक मानक के रूप में एक भूमि-आधारित स्थिर स्टेशन का उपयोग करती है। फ़ोटोग्राफ़िक योजनाओं की शूटिंग के लिए ऐसी चीज़ आवश्यक है, जिसके बाद उन्हें बड़े कार्डों में शामिल किया जाता है, और जगह में लटकाने के उद्देश्य से, मैं खुद को अभी के लिए PX4Flow ऑप्टिकल सेंसर तक सीमित करूँगा।


यह ऑप्टिकल माउस के समान सिद्धांत पर काम करता है। आईआर-लॉक के विपरीत, यह एक विशिष्ट छवि को नहीं पहचानता है और अर्दुपिलॉट में वे अलग-अलग उड़ान मोड में काम करते हैं। कैमरे की छवि का विश्लेषण प्रति सेकंड 400 बार ऑफसेट पर किया जाता है, और गणना किए गए ऑफसेट मूल्यों को I2C प्रोटोकॉल का उपयोग करके नियंत्रक द्वारा पढ़ा जा सकता है। सेंसर ( ओपन-हार्डवेयर ) का वजन 15 ग्राम होता है और आपके बोर्ड में वह सब कुछ होता है जो आपके लिए जरूरी होता है: 168 MHz कॉर्टेक्स M4F CPU (128 + 64 KB RAM), एक ऑप्टिकल सेंसर 752 × 480 MT9V034 और 3-अक्ष वाला माइक्रोस्कोप L3GD20। इसके सामान्य ऑपरेशन के लिए, अल्ट्रासोनिक के बजाय लेजर रेंजफाइंडर का उपयोग करने की भी सिफारिश की जाती है। यद्यपि मॉड्यूल स्वयं अल्ट्रासोनिक सेंसर के लिए एक कनेक्टर प्रदान करता है।

न्यूनतम इलेक्ट्रॉनिक्स किट

यहाँ क्या एकत्र किया गया है:



कुल वजन 199 ग्राम है। सभी घटक 5 वोल्ट से काम करते हैं और वीडियो प्रसारण मोड में लगभग 2 एम्पीयर (10 वाट) का उपभोग करते हैं।

किट में एक अल्ट्रासोनिक दूरी सेंसर होता है जो बाधाओं के विषय पर आगे देखेगा। मैंने बाद के लिए स्टीरियो-विज़न और सर्कुलर लिडार को छोड़ दिया, अगर उनमें कोई वास्तविक आवश्यकता उत्पन्न होती है।

पेलोड

चूंकि रास्पबेरी से देशी कैमरा ऐसी तस्वीरें लेता है जो गुणवत्ता में औसत हैं, और यह भी नहीं पता है कि वीडियो के रूप में एक ही समय में फ़ोटो कैसे कैप्चर की जाती है, इसका उपयोग केवल वेबकास्टिंग के लिए किया जाएगा, और मुख्य कैमरे के रूप में आपको बिजली लाइनों के दोषों का पता लगाने के लिए एक उपयुक्त की आवश्यकता होती है। GoPro Hero 5 Session , Multispectral Parrot Sequoia , दोहरी Sentera Double 4K और अवरक्त FLIR Vue Pro अधिकांश दोषों की सूची में से अधिकांश वस्तुओं के लिए उपयुक्त हैं। उनमें से प्रत्येक का वजन लगभग 100 ग्राम है।

छवियों की गुणवत्ता में सुधार के लिए कैमरे को स्थिर करने के लिए, 2 या 3 अक्षीय निलंबन इसके साथ लोड में उड़ जाएगा।



सरल 3-अक्ष निलंबन का वजन लगभग 160 ग्राम होता है और 12 वोल्ट द्वारा संचालित होता है, लगभग 50 mA के इस वोल्टेज पर एक कार्यशील धारा होती है और जब मोटर्स जाम होती है तो अधिकतम 700 mA होती है।

भोजन

सभी इलेक्ट्रॉनिक्स को बिजली देने के लिए, 5 वोल्ट (न्यूनतम 2.2 एम्पीयर) और 12 वोल्ट (न्यूनतम 1 एम्पीयर) के स्रोतों की आवश्यकता होती है। उड़ान नियंत्रक की बैकअप शक्ति को देखते हुए, आपको 5 वोल्ट के दो स्वतंत्र स्रोतों की आवश्यकता होती है। आप उपयुक्त नाममात्र मूल्य के व्यक्तिगत मॉड्यूल से एक पावर सिस्टम बना सकते हैं या तैयार "3 इन 1" पा सकते हैं, उदाहरण के लिए, (24 ग्राम, अधिकतम वोल्टेज 28 वोल्ट तक, 3 ए आउटपुट)। एक वर्तमान सेंसर (22 ग्राम) इससे जुड़ा होगा ताकि बैटरी पर एमएएच की खपत को मापना संभव हो।

इलेक्ट्रॉनिक्स किट + कैमरा + सस्पेंशन + पावर सिस्टम का वजन 505 ग्राम है।

मोटर्स और प्रोपेलर

कई पेशेवर ड्रोनों पर, मैंने टी-मोटर मोटर्स और प्रोपेलर को देखा। स्पष्ट रूप से आकस्मिक नहीं। अर्दुपिलॉट प्रलेखन में, उन्हें पेशेवर ड्रोन के लिए प्रणोदन प्रणाली के रूप में भी सिफारिश की जाती है । इसलिए, हम उनके लिए उपयुक्त मोटर्स की तलाश करेंगे।

ड्रोन को लंबे समय तक उड़ान भरने के लिए, अधिकतम दक्षता वाले मोटर्स की आवश्यकता होती है। मोटर और प्रोपेलर बंडलों की दक्षता 1 ग्राम ऊर्जा खपत प्रति ग्राम में जोर की मात्रा से मापी जाती है।
यह पता लगाने के लिए कि कौन सी मोटर सबसे उपयुक्त है, आपको पूरी तरह से इकट्ठे ड्रोन के कुल वजन को जानने की जरूरत है, फ्रेम, बैटरी और स्वयं शिकंजा के साथ मोटर्स को ध्यान में रखते हुए। बैटरी की जरूरत है ताकि यह 30 मिनट तक चले। फ्रेम की जरूरत है ताकि सब कुछ उस पर फिट हो जाए और शिकंजा कुछ भी न छूए।

बहुत सारे अज्ञात, इसलिए मैं quadcopters E-calc के लिए ऑनलाइन कैलकुलेटर का उपयोग करूंगा।

कैलकुलेटर में खेलने के बाद, मैंने 15x5 स्क्रू (27 ग्राम) के साथ एंटीगैविटी 4004 KV300 (53 ग्राम) मोटर्स को चुना। इष्टतम मोड में, 24 वोल्ट की आपूर्ति वोल्टेज के साथ, इस तरह की किट 1.4 ए के एक वर्तमान में 474 ग्राम खींचती है। दक्षता 14.11 ग्राम / डब्ल्यू है, मृत वजन के लिए कर्षण का अनुपात = 5.9: 1। पूर्ण गति पर, 7.5 ए के वर्तमान में थ्रस्ट 1311 ग्राम है। कोप्टर चार मोटरों के साथ होगा, यानी एक क्वाड। इष्टतम भार-भार = (४ 47४ ग्राम * ४ मोटर्स) = १, ९ ६ ग्राम, अधिकतम (खाते में २: १ का अनुपात) लेते हुए = (१३११ ग्राम * ४ मोटर्स) / २ = २६२२ ग्राम।

मोटर्स को गति नियंत्रकों द्वारा नियंत्रित किया जाता है। मोटरों की बिजली की आपूर्ति वोल्टेज = 24 वोल्ट, अधिकतम ऑपरेटिंग वर्तमान = 7.5 ए, इसलिए आपको इस तरह के वोल्टेज के लिए एक नियामक की आवश्यकता है और काम करने वाले वर्तमान के साथ, मार्जिन को ध्यान में रखते हुए, कम से कम 10 ए। टी-मोटर में इस वोल्टेज के लिए सबसे हल्का रेगुलेटर (तारों के बिना 7 ग्राम) है - यह FPV 35A-32bit 3-6S है । यह लोकप्रिय BLHeli-32 फर्मवेयर के आधार पर बनाया गया है, बंद कोड के साथ, लेकिन व्यापक सेटिंग्स और बड़ी संख्या में एनालॉग्स के साथ ।

उप-योग:

वीएमजी (प्रोपेलर-मोटर समूह), जिसमें मोटर, प्रोपेलर और रेगुलेटर (4 पीसी प्रत्येक) शामिल हैं, का वजन 346 ग्राम है।

इलेक्ट्रॉनिक्स और एक पेलोड (346 + 505) के साथ, 851 ग्राम प्राप्त किया जाता है। फास्टनरों, तारों और कनेक्टर्स को ध्यान में रखते हुए (अनुमान +100 ग्राम) = 951 ग्राम।

इष्टतम भार के साथ, फ्रेम और बैटरी बनी रहती है (1896 - 951) = 945 ग्राम। अधिकतम (2622 - 951) = 1671 ग्राम।

ढांचा

हम न्यूनतम फ्रेम आकार की गणना करते हैं ताकि चयनित 15 इंच के प्रोपेलर कर्षण बनाने के लिए एक-दूसरे के साथ हस्तक्षेप न करें। फ्रेम निर्माताओं के आयाम एक दूसरे से तिरछे स्थित मोटर्स के अक्षों के बीच की दूरी में इंगित करते हैं।



तस्वीर से आप कर्ण पा सकते हैं, जो पैर से गणना की जाती है, पेंच के व्यास के बराबर और प्रोपेलर के बीच की दूरी। आसन्न 15-इंच प्रोपेलर ब्लेड 540 मिलीमीटर के फ्रेम विकर्ण के अलावा 1 मिलीमीटर स्पिन करेगा। थोड़ी सी जगह जोड़ें और एक उपयुक्त फ्रेम का आकार लगभग 600-700 मिमी होगा।

आप बिक्री पर कई मिल सकते हैं, उदाहरण के लिए, एक बार : 600 मिमी और 750 ग्राम, दो : 650 मिमी और 450 ग्राम, तीन : 690 और 675 ग्राम, चार : 650 मिमी और 750 ग्राम। उन सभी को परिवहन में आसानी के लिए प्रदर्शन और तह तत्वों (चेसिस, बीम) की उपस्थिति से प्रतिष्ठित किया जाता है।

मैं अपनी आवश्यकताओं के लिए एक विशिष्ट उदाहरण के चयन को स्थगित कर दूंगा, आगे की गणना के लिए मैं 450 ग्राम के फ्रेम वजन को ध्यान में रखूंगा।

इष्टतम वजन के लिए 495 ग्राम और अधिकतम के लिए 1221 ग्राम वजन वाली बैटरी बनी हुई है।

बैटरी

बैटरी का चयन करने के लिए, आपको यह जानना होगा कि उसे करंट क्या देना चाहिए।

पूरी गति से, इंजन 30A (7.5A * 4 मोटर्स) और 0.45A (10 वाट) के बारे में इलेक्ट्रॉनिक्स "खाएंगे"। छोटे मार्जिन को देखते हुए, हम 35A की न्यूनतम ऑपरेटिंग बैटरी चालू करते हैं। 30 डिग्री सेल्सियस पर उच्च वर्तमान उत्पादन के साथ ली-पो बैटरी के लिए, न्यूनतम क्षमता 1.2 आह (35/30) होगी, और 10 डिग्री सेल्सियस पर वर्तमान उत्पादन के साथ लाइ-पो और ली-आयन के लिए, न्यूनतम क्षमता 3.5 आह (35/10) है ।

एक विकल्प के रूप में, ली-आयन सोनी वीटीसी 6 से 6 एस 2 पी की विधानसभाएक बीएमएस के साथ, इसका वजन लगभग 630 ग्राम (6 आह की क्षमता के साथ) है। इस बैटरी के साथ, ड्रोन का वजन 2031 ग्राम होगा, जो कि इष्टतम से 135 ग्राम अधिक है, लेकिन अधिकतम के भीतर। अब आइए गणना करें कि आदर्श परिस्थितियों में मैथुन करने वाला कब तक फ्रीज कर सकता है। 2031 ग्राम के कुल वजन के साथ, प्रत्येक मोटर में 508 ग्राम होता है। आइए मोटर की विशेषताओं पर एक नज़र डालें और इस कर्षण के साथ वर्तमान खपत का पता लगाएं। यह लगभग 1.6A के बराबर होगा। 4 मोटर्स और इलेक्ट्रॉनिक्स कुल 6.85A (1.6 * 4 + 0.45) देंगे। 20% तक बैटरी के डिस्चार्ज को ध्यान में रखते हुए, यह निकल जाएगा (6 आह * 80% / (6.85 ए)) = 0.7 घंटे या 42 मिनट।

व्यवस्था

जब मैं एक उपयुक्त फ्रेम चुन रहा था और यह सोच रहा था कि इस पर यह सब कैसे रखा जाए और इसे कैसे ठीक किया जाए, तो मैं इस नतीजे पर पहुंचा कि कुछ विवरणों को खींचना और प्लास्टिक से 3 डी प्रिंटिंग और कार्बन से मिलिंग करना आसान होगा। लोहे और हार्डवेयर के तैयार टुकड़ों की एक जोड़ी को एलिएक्सप्रेस पर ऑर्डर किया जा सकता है।



लेआउट और गुरुत्वाकर्षण के केंद्र के साथ थोड़ा प्रयोग करने के बाद, हमें इस तरह का एक फ्रेम मिला:



इसमें कार्बन ट्यूब और प्लेट, एल्यूमीनियम भागों और टाइटेनियम से बने फास्टनरों शामिल हैं। अनुमानित फ्रेम वजन 350 ग्राम है जो 700 मिमी के विकर्ण के साथ है। 3 डी फ्रेम मॉडल और भागों की सूची ।

एक पूरी तरह से इकट्ठे हुए मॉडल (तारों के बिना):



इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ कॉप्टर का कुल वजन, एक ली-आयन 6 एस 2 पी बैटरी और तार 1931 होना चाहिए।

हां, मुझे यह भी प्रतीत हुआ कि ड्रोन एक स्वायत्त संस्करण के लिए बहुत अधिक नंगा था और बारीक बारिश आसानी से ऑन-बोर्ड इलेक्ट्रॉनिक्स को गीला कर देती थी। इसलिए, मैंने थोड़ा प्लास्टिक जोड़ा:



फ्रेम का 3 डी-मॉडल । फ्रेम विवरण की सूची ।
3 डी मॉडल विधानसभा । घटकों की सूची ।

384 ग्राम के मामले के साथ एक खाली फ्रेम का वजन, कुल वजन 2020 जी, एक चार्ज पर फांसी का समय अनुमानित (20% तक बैटरी निर्वहन): 44 मिनट।

चार्ज करने के लिए बॉक्स

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जारी रखने के लिए ...

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