თვითმავალი ნავის მშენებლობა (ArduPilot Rover): 10 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:15

Fusion 360 პროექტები »

იცი რა მაგარია? უპილოტო თვითმავალი მანქანები. ისინი იმდენად მაგარია, რომ ჩვენ (ჩემმა უნი კოლეგებმა და მე) დავიწყეთ საკუთარი თავის შექმნა 2018 წელს. ამიტომაც გამოვედი ამ წელს, რათა საბოლოოდ დავამთავრო ის თავისუფალ დროს.

ამ ინსტრუქციაში მინდა გაგიზიაროთ ეს პროექტი და ჩაგიყვანოთ საკუთარი თვითმავალი მანქანის მშენებლობაში. მე ასევე გადავიღე პატარა YouTube ვიდეო, რომელიც ნაკაწრებს პროექტის ზედაპირს და გაძლევთ სწრაფ მიმოხილვას ყველა უბედურებასთან დაკავშირებით. ეს ინსტრუქცია არის შესაბამისი სახელმძღვანელო, რომელიც განმარტავს, თუ როგორ მუშაობს ეს ნივთი.

ვისთვის არის ეს ინსტრუქცია და როგორ უნდა წაიკითხოთ

ეს ინსტრუქცია რეალურად აქვს ორი მიზანი. უპირველეს ყოვლისა, მინდა გაგიზიაროთ ის, რაც მე ავაშენე და ვისწავლე და დაინტერესდეთ თქვენ ბიჭებით თვითმავალი მანქანების მშენებლობაში. მეორეხარისხოვანი მიზანია პროექტის დოკუმენტირება და მისი უმეტესი ნაწილის დეტალიზაცია, რათა შემდეგმა სტუდენტურმა ჯგუფმა ჩემს ძველ უნივერსიტეტში, რომელმაც შეარჩიოს პროექტი, იცის რა ხდება.

თუ თქვენ უბრალოდ აქ ხართ გასართობად, შეგიძლიათ იგნორირება გაუკეთოთ დეტალებს, როგორიცაა პარამეტრების სიები და ზუსტი გაყვანილობის დიაგრამები. მე შევეცდები, რომ ნაბიჯები თავიდანვე ძალიან ზოგადი იყოს, ასე რომ ისინი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ArduPilot RC– ის ნებისმიერ ნავში და დეტალები დასვას ბოლოსთვის.

პროექტი დასრულდა ორ ნაწილად და Instructable მიჰყვება იმავე სტრუქტურას. მე ვაპირებ მოვიხსენიო პირველი ნაწილი "კუნთები", რადგან ის მოიცავს ელექტროენერგიის მთელ სიმძლავრეს და ნავების კორპუსს. შემდეგ მე ვაპირებ გადავიდე "ტვინზე", რომელიც არის პატარა ყუთი ნავის თავზე, რომელიც შეიცავს მთავარ კონტროლერს და მიმღების გადამცემს.

კენტერპრაიზის წარმოშობა

კარგი, აქ არის ამ პროექტის უკანა ისტორია, თუ უკვე არ გსმენიათ ვიდეოში. ეს პროექტი დაიწყო 2018 წელს, როდესაც ჯერ კიდევ უნივერსიტეტში ვიყავი. მე -4 სემესტრის ბოლოს ვიყავით მე -5 მიმართულებით. ჩვენს უნივერსიტეტში თქვენ მიიღებთ გუნდურ პროექტს დაახლოებით 6 თვის განმავლობაში. თქვენ შეგიძლიათ აირჩიოთ მომზადებული პროექტების ჩამონათვალიდან (კარგი შეფასების კარგი შანსი) ან დაიწყოთ თქვენი საკუთარი პროექტი (ეს ჯერ არავის გაუკეთებია ჩემი ცოდნით). თქვენ ასევე იღებთ 12 საკრედიტო ქულას ამ პროექტისთვის, რაც მას იმდენადვე ღირებულს გახდის, როგორც ბაკალავრის ნაშრომი. ამ გზით წარუმატებლობამ შეიძლება მართლაც შეცვალოს თქვენი საერთო კლასი.

მე, რა თქმა უნდა, გადავწყვიტე პროექტის ნულიდან დაწყება და აღმოვაჩინე 4 ცუდი სული, რომლებიც მომყვებოდნენ ამ მოგზაურობაში გუნდური პროექტის ნაგავსაყრელში. ჩვენ დავიწყეთ გუნდის მინიმალური მოთხოვნით 5 ადამიანი, მაგრამ 2 ჩვენგანი მოგვიანებით წავიდა. ჩვენ ასევე გადაგვეცა 1500 ევრო, მაგრამ ჩვენ არ გვეძლეოდა მისი დახარჯვის უფლება არცერთ ჩინურ ვებ მაღაზიაში, რომელსაც ყოველთვის აქვს უახლესი და უდიდესი ელექტრონიკა. სამაგიეროდ ჩვენ ვიყავით ძველი ძველი გერმანული ელექტრონიკის მომწოდებლები. სპოილერი: ეს არის ერთგვარი შეუძლებელია თვითმმართველობის მართვის ნავი კომპონენტები ამ გზით.

ორიგინალური იდეა

როდესაც ჩვენ ვიფიქრეთ პროექტის იდეაზე, ჩვენ ვიფიქრეთ იმაზე, რომ რაიმე თვითმფრინავით შეგვექმნა, რადგან თვითმფრინავები უბრალოდ ყველაზე მაგარია. თუმცა ჩვეულებრივი საფრენი თვითმფრინავები უკვე არის რაღაც და ჩვენ გვინდოდა რაღაც უფრო რომანის აგება. ასე რომ, ჩვენ გადავწყვიტეთ ავაშენოთ თვითმფრინავის ნავი. ეს იდეა მივიღეთ ახლომდებარე ტბის გამო.

ტბა მოიცავს 12 კმ^2 ფართობს და ძირითადად მხოლოდ 1.5 მ სიღრმეზეა. ეს ნიშნავს, რომ ის თბება ზაფხულის თვეში, ხოლო მასში ასევე ნაკლები წყალია. თქვენ იცით, რა სასიცოცხლო ფორმას უყვარს თბილი წყლები: ციანობაქტერია, რომელსაც ასევე უწოდებენ ლურჯ წყალმცენარეებს გერმანიაში. სათანადო პირობებში ეს საგნები შეიძლება რეპროდუცირდეს უმოკლეს დროში და მოიცავდეს დიდ ტერიტორიებს ტოქსინების წარმოქმნით, რამაც შეიძლება ზიანი მიაყენოს ადამიანებს და ცხოველებს. ნავის მიზანი იყო ტბის ზედაპირის რეგულარული გაწმენდა და ალჟის კონცენტრაციის გაზომვა. შემდეგ შეგროვებული მონაცემები შეიძლება დაბეჭდოთ სითბოს რუქაზე იმის გასაგებად, თუ რა ვითარებაში იწყება ალგეა და ასევე რეალურ დროში აფრთხილებს ადგილობრივებს და ტურისტებს.

კიდევ ერთი სპოილერი: ჩვენ ვერ შევძელით ავაშენოთ საზომი ასამბლეა ცისფერ ალჟაზე და მოვათავსოთ იგი ნავზე, რადგან ასეთი შეკრებები ძალიან ძვირია და ჩვეულებრივ მოთავსებულია გემზე 1mx1mx2m თაროზე, რაც 1 მ სიგრძის არაპრაქტიკული ზომაა. ნავი. ახალი ყურადღება გამახვილებულია ტბის სიღრმის ავტომატურად და იაფად შექმნაზე, რათა ადგილობრივმა ბიოლოგმა დაინახოს როგორ იცვლება ტბის კალაპოტი დროთა განმავლობაში. ამჟამად მისი სკანირება ძალიან ძვირი ჯდება საჭირო ხელით შრომის გამო.

დაღმავალი სპირალი

დავუბრუნდეთ ამბავს. ცოდნის შეგროვებისა და დაგეგმვის პირველი ორი თვის განმავლობაში ჩვენ განვიხილეთ რა დასჭირდება ასეთ ნავს: კორპუსი, ელექტროძრავის მატარებელი, თვითმავალი შესაძლებლობები, ინტერნეტის ხელუხლებელი,…. სწორედ მაშინ გადავწყვიტე, რომ ჩვენ უნდა ავაშენოთ თითქმის ყველაფერი, ავტონომიურ მართვაზე ორიენტირებით. ეს იყო ცუდი იდეა, იდეა, რომელიც საკმაოდ განწირული იყო წარუმატებლად და გამოიცანი რა გააკეთა? ზუსტად, 6 თვის შემდეგ ჩვენ დავასხით დრო და ოფლი უზარმაზარ RC ნავში, კენტერპრაიზში (ინფოგრაფიკა სურათზე 4). გზად ჩვენ ვიბრძოდით შეზღუდული თანხით, ელექტრონიკის არარსებობით და გუნდის ცუდი მენეჯმენტით, რაზეც მე ვიღებ პასუხისმგებლობას.

ასე რომ, ის იყო, Kenterprise, ავტონომიური საზომი მანქანა, რომელიც არც ავტონომიური იყო და არც არაფრის საზომი. არც ისე დიდი წარმატება, როგორც ხედავთ. ჩვენ შემწვარი გავხდით ჩვენი საბოლოო პრეზენტაციის დროს. საბედნიეროდ, ჩვენი პროფესორი აღიარებს ჩვენს მოსმენილ სამუშაოს და მაინც გვაძლევს კარგ შეფასებას, რაც უარესია, ვიდრე რომელიმე სხვა პროექტის ჯგუფმა ბოლო რამდენიმე წლის განმავლობაში, მაგრამ კარგი.

2020 წლის განახლება

მე განვიხილავ ამ სტუდენტურ პროექტს აბსოლუტურ ნაგავსაყრელზე ცეცხლს, მაგრამ როგორც ძველი გამონათქვამია: "ნაგავსაყრელის ცეცხლის ნაწიბურები გაძლიერებს". ეს გამოცდილება ნამდვილად დამეხმარა მიზნების სათანადოდ გაფართოებაში და კონცენტრირებული ვიყო ყველა ჩემს შემდგომ პროექტში. მე ჯერ კიდევ მიყვარს იდეა უპილოტო მანქანის შესახებ, რომელიც შეიძლება დაეხმაროს ბიოლოგებს ტბის კვლევების ჩატარებაში და ზოგადი მიმზიდველობა თვითმავალი ნავის მშენებლობაში. სწორედ ამიტომ, ახლა, ერთი წლის შემდეგ, მინდოდა დამემთავრებინა ჩემი ახლად მოპოვებული FPV თვითმფრინავების ცოდნის, ულამაზესი ღია კოდის პროექტის ArduPilot და ელექტრონული იაფი ელექტრონული საიტების სიმძლავრის გამოყენებით.

მიზანი არ იყო მისი სრულფასოვან გაზომვად გადაქცევა, არამედ ყველა სისტემის გაშვება და ავტოპილოტის დაყენება. ის არ უნდა იყოს სრულყოფილი. მე უბრალოდ მინდოდა მენახა, რომ ეს ნავი მართავდა თავის თავს, როგორც კონცეფციის მტკიცებულებას.

შემდეგ ვაპირებ სამუშაო ავტონომიური ნავის გადაცემას უნივერსიტეტში მომავალი პროექტებისთვის, როგორიცაა ზღვის ფსკერის შედგენა. სხვათა შორის, მე მარტო არ ვიყავი. ჩემი მეგობარი ამარი, რომელიც ასევე იყო პროექტის ჯგუფში 2018 წელს, დამეხმარა ნავის გამოცდაში.

ყოველგვარი ადიოზის გარეშე, მოდით შევიდეთ მასში

ნაბიჯი 1: კუნთები: კორპუსი

კორპუსი ნავის უდიდესი ნაწილია. არა მხოლოდ მისი უზარმაზარი ზომების გამო (100 სმ*80 სმ), არამედ იმიტომ, რომ ამ პერსონალური სტრუქტურის მშენებლობას დიდი დრო დასჭირდა. თუ კიდევ ერთხელ გავიმეორებ, აუცილებლად წავიდოდი თაროზე. თაროდან გასული RC ნავი, სამწუხაროდ, არ იყო ჩვენთვის, რადგან ამ ნავებს აქვთ ძალიან შეზღუდული დატვირთვა. ბოდიბორდის ან სერფინგის დაფის მსგავსი ან რამოდენიმე PVC მილები ტექნიკის მაღაზიიდან იქნებოდა ბევრად უფრო მარტივი გამოსავალი, რომელსაც მხოლოდ გირჩევთ.

ყოველ შემთხვევაში, ჩვენი კორპუსი დაიწყო 3D მოდელით Fusion 360. მე გავაკეთე ძალიან დეტალური მოდელი და გავიარე მრავალი გამეორება სანამ ჩვენ რეალურად დავიწყებდით მის მშენებლობას. მე დავრწმუნდი, რომ მოდელის თითოეულ კომპონენტს მივეცი შესაბამისი წონა და ინტერიერის მოდელირებაც კი. ამან მომცა საშუალება ვიცოდე ნავის სავარაუდო წონა მის აშენებამდე. მე ასევე გავაკეთე რამოდენიმე მცურავი კალიბრაცია "წყლის ხაზის" ჩასმით, მანქანით მისი გაჭრა და წყალქვეშა მოცულობის გამოთვლა. ნავი არის კატამარანი, რადგან ასეთი მანქანა გვპირდება უფრო მაღალ სტაბილურობას, შემდეგ კი ნავს ერთი კორპუსით.

მოდელირების ტონა საათის შემდეგ ჩვენ დავიწყეთ ნავის სიცოცხლე პოლისტიროლის ფირფიტებიდან ორი კორპუსის ძირითადი ფორმის ამოჭრით. შემდეგ ისინი მოჭრეს ფორმაში, ხვრელები შეივსო და ჩვენ ბევრი ქვიშა შევასრულეთ. ხიდი, რომელიც აკავშირებს ორ კორპუსს, მხოლოდ დიდი ხის ყუთია.

ჩვენ ყველაფერი დავფარეთ ბოჭკოვანი მინის 3 ფენით. ამ ნაბიჯს დასჭირდა დაახლოებით 3 კვირა და მოიცავდა რამდენიმე დღის განმავლობაში ხელით მოხვეწვას ღირსეულად გლუვი ზედაპირის მისაღებად (0/10 არ გირჩევთ). ამის შემდეგ ჩვენ დავხატეთ იგი სასიამოვნო ყვითელში და დავამატეთ სახელი "Kenterprise". სახელი არის გერმანული სიტყვის "kentern", რომელიც ითარგმნება როგორც ჩაძირვა და Star Trek კოსმოსური ხომალდი "USS Enterprise". ჩვენ ყველას გვეგონა, რომ ეს სახელი აბსოლუტურად შეეფერება ჩვენს მიერ შექმნილ ურჩხულობას.

ნაბიჯი 2: კუნთები: ძრავის სისტემა

ნავს ძრავებისა და აფრების გარეშე აქვს დრიფტვუდის ნაჭრის მამოძრავებელი მახასიათებლები. ამიტომ ცარიელ კორპუსს უნდა დავამატოთ ძრავის სისტემა.

მინდა მოგცეთ კიდევ ერთი სპოილერი: ძრავები, რომლებსაც ჩვენ ვირჩევთ, ძალიან ძლიერია. მე ვაპირებ აღწერო არსებული გამოსავალი და მისი ნაკლოვანებები და ასევე შევთავაზო ალტერნატიული ძრავის სისტემა.

ახლანდელი გამოსავალი

ჩვენ ნამდვილად არ ვიცოდით, რამდენი ბიძგი სჭირდებოდა ნავს, ასე რომ, ჩვენ მივიღეთ ორი ამ სარბოლო ნავის ძრავა. თითოეული მათგანი განკუთვნილია 1 მ სიგრძის RC რბოლის ნავსადგურისთვის და შესაბამისი ელექტრონული სიჩქარის კონტროლერისთვის (ESC) შეუძლია 90A განუწყვეტლივ მიაწოდოს (ეს მოხმარება ერთ მანქანაში დიდ ბატარეას დააცლევინებს).

მათ ასევე სჭირდებათ წყლის გაგრილება. ჩვეულებრივ, თქვენ უბრალოდ დააკავშირებთ ESC- ს და ძრავას რამდენიმე მილით, შესასვლელს ათავსებთ ნავის წინა მხარეს და დებთ გასასვლელს პროპელერის წინ. ამ გზით პროპელერი ტბის წყალს გადის გაგრილების სისტემაში. ამასთან, მოცემული ტბა ყოველთვის არ არის სუფთა და ამ ხსნარმა შეიძლება ჩაკეტოს გაგრილების სისტემა და გამოიწვიოს ძრავის გაუმართაობა ტბაზე გასვლისას. ამიტომ ჩვენ გადავწყვიტეთ წასვლა შიდა გამაგრილებელ მარყუჟზე, რომელიც ტუმბოს წყალს სითბოს გადამცვლელის მეშვეობით კორპუსის თავზე (სურათი 3).

ამჟამად ნავს აქვს ორი წყლის ბოთლი, როგორც რეზერვუარები და არ აქვს სითბოს გადამცვლელი. წყალსაცავები უბრალოდ ზრდის თერმულ მასას, ასე რომ ძრავებს გაცილებით მეტი დრო სჭირდება გათბობისთვის.

საავტომობილო ლილვი უკავშირდება საყრდენს ორი უნივერსალური სახსრის მეშვეობით, აქსელისა და ეგრეთ წოდებული მკაცრი მილის საშუალებით, რაც გულისხმობს წყლის გადინებას. თქვენ შეგიძლიათ ნახოთ ამ ასამბლეის გვერდითი ხედი მეორე სურათზე. ძრავა დამონტაჟებულია კუთხეზე 3D ბეჭდვით მთაზე და საყრდენებიც იბეჭდება (რადგან ძველები გავტეხე). მე საკმაოდ გამიკვირდა, როდესაც შევიტყვე, რომ ამ საყრდენებს შეუძლიათ გაუძლოს ძრავების ძალებს. მათი სიმტკიცის გასაძლიერებლად მე გავაკეთე პირები 2 მმ სისქის და დავბეჭდე 100% შევსებით. რეკვიზიტების დაპროექტება და დაბეჭდვა, ფაქტობრივად, საკმაოდ მაგარი შესაძლებლობაა სხვადასხვა სახის რეკვიზიტების გამოსაცდელად და ყველაზე ეფექტური. მე დავამატე ჩემი რეკვიზიტების 3D მოდელები.

შესაძლო ალტერნატივა

ტესტირებამ აჩვენა, რომ ნავს სჭირდება მხოლოდ გასროლის დიაპაზონის 10-20% ნელა მოძრაობისათვის (1 მ/წმ). პირდაპირ 100% -იან გაზზე გადასვლა იწვევს დინების უზარმაზარ ზრდას, რაც მთლიანად გამორთავს მთელ ნავს. ასევე გაგრილების სისტემის მოთხოვნა საკმაოდ შემაშფოთებელია.

უკეთესი გამოსავალი შეიძლება იყოს ე.წ. ამომრთველს აქვს ძრავა უშუალოდ პროპელერთან. მთელი ასამბლეა წყალქვეშაა და ამიტომ გაცივდება. აქ არის ბმული მცირე ზომის შემავსებელთან შესაბამისი ESC– ით. ამან შეიძლება უზრუნველყოს მაქსიმალური დენი 30 A, რაც უფრო შესაფერისი ზომა ჩანს. ეს, ალბათ, შექმნის უფრო მცირე დენის ნაკადს და გრუნტი არ უნდა იყოს შეზღუდული იმდენად.

ნაბიჯი 3: კუნთები: საჭე

ძრავა მაგარია, მაგრამ ნავსაც უნდა გადაუხვიოს. ამის მისაღწევად მრავალი გზა არსებობს. ორი ყველაზე გავრცელებული გადაწყვეტა არის რუდერსი და დიფერენციალური ბიძგი.

რუდერი აშკარა გამოსავალი ჩანდა, ასე რომ ჩვენ წავედით. მე მოდელირებული საჭის შეკრება Fusion და 3D ბეჭდვა საჭე, hinges და servo mount. სერვოებისთვის ჩვენ ვირჩევთ ორ დიდ 25 კილოგრამიან სერვოს, რათა დავრწმუნდეთ, რომ შედარებით დიდმა საჭეებმა შეძლეს გაუძლო წყლის წვალებას. შემდეგ სერვო განლაგდა კორპუსში და გარედან საჭესთან იყო დაკავშირებული თხელი მავთულის გამოყენებით ხვრელის მეშვეობით. მიმაგრებული მაქვს საჭესთან მოქმედების ვიდეო. საკმაოდ სასიამოვნოა ამ მექანიკური შეკრების მოძრაობის ყურება.

მიუხედავად იმისა, რომ საჭეები მშვენივრად გამოიყურებოდნენ, პირველმა საცდელმა დრაივებმა გამოავლინა, რომ მათთან შემობრუნების რადიუსი დაახლოებით 10 მეტრია, რაც უბრალოდ საშინელებაა. უფრო მეტიც, საჭესთან გათიშვა ხდება სერვოებიდან, რის გამოც ნავს არ შეუძლია მართოს. საბოლოო სუსტი წერტილი არის ხვრელი იმ მავთულისთვის. ეს ხვრელი იმდენად ახლოს იყო წყალთან, რომ უკუღმა მოხდა მისი ჩაძირვა, რის გამოც დაიტბორა კორპუსის შიდა ნაწილი.

იმის ნაცვლად, რომ შევეცადე ამ საკითხების მოგვარება, მე ამოვიღე საჭეები ერთად, დავხურე ხვრელები და მივდიოდი დიფერენციალურ ამოძრავებს. დიფერენციალური ბიძგით, ორი ძრავა საპირისპირო მიმართულებით ბრუნავს, რათა მანქანა გადატრიალდეს. ნავი თითქმის იმდენად ფართოა, რამდენადაც მოკლე და ძრავები განლაგებულია ცენტრიდან შორს, რაც შესაძლებელს ხდის ადგილზე გადაბრუნებას. ეს მოითხოვს მხოლოდ მცირეოდენი კონფიგურაციის მუშაობას (ESC- ის და მთავარი კონტროლერის დაპროგრამება). გაითვალისწინეთ, რომ ნავი, რომელიც იყენებს დიფერენციალურ ბიძგს, წრეზე გადადის, თუ რომელიმე ძრავა არ მუშაობს. მე შეიძლება ამას განვიცდიდი ერთხელ ან ორჯერ წინამორბედ ნაბიჯში აღწერილი ამჟამინდელი პრობლემის გამო.

ნაბიჯი 4: კუნთები: ბატარეა

მეჩვენება, რომ RC კომპონენტები, როგორიცაა ამ ნავში გამოყენებული, თითქმის ყველაფრით იკვებება, დაწყებული საათის ბატარეიდან დაწყებული ატომური ელექტროსადგურით დამთავრებული. ცხადია, ეს ცოტა გადაჭარბებულია, მაგრამ მათ აქვთ საკმაოდ ფართო ძაბვის დიაპაზონი. ეს დიაპაზონი არ არის ჩაწერილი მონაცემთა შრეებში, ყოველ შემთხვევაში ვოლტებში. ის S- რეიტინგში იმალება. ეს რეიტინგი აღწერს რამდენი ბატარეის სერია მას შეუძლია გაუმკლავდეს. უმეტეს შემთხვევაში ის ეხება ლითიუმ პოლიმერის (LiPo) უჯრედებს. მათ აქვთ ძაბვა 4.2V სრულად დატენვისას და ძაბვა დაახლოებით 3V როდესაც ცარიელია.

კატარღების ძრავები აცხადებენ, რომ შეუძლიათ გაუმკლავდნენ 2 -დან 6 წმ -ს, რაც ნიშნავს 6V ძაბვის დიაპაზონს 25.2V- მდე. მიუხედავად იმისა, რომ მე ყოველთვის არ ვენდობოდი ზედა ზღვარს, რადგან ცნობილია, რომ ზოგიერთი მწარმოებელი მათ დაფაზე ათავსებს კომპონენტებს, რომლებიც უძლებენ მხოლოდ ქვედა ძაბვებს.

ეს ნიშნავს, რომ არსებობს გამოსაყენებელი ბატარეების ფართო სპექტრი, რამდენადაც მათ შეუძლიათ უზრუნველყონ საჭირო დენი. მე ფაქტობრივად გავიარე რამდენიმე განსხვავებული ბატარეა შესაბამისი ბატარეის შექმნამდე. აქ არის სწრაფი მიმოხილვა სამი ბატარეის გამეორების შესახებ, რომლებმაც ნავი გაიარა (ჯერჯერობით).

1. LiPo ბატარეის პაკეტი

ნავის დაგეგმვისას ჩვენ არ გვქონდა წარმოდგენა, თუ რამდენ ენერგიას მოიხმარდა იგი. პირველი ბატარეისთვის ჩვენ ვირჩევთ პაკეტის აგებას კარგად ცნობილი 18650 ლითიუმის იონური უჯრედიდან. ჩვენ გავამაგრეთ ისინი 4S 10P პაკეტში ნიკელის ზოლების გამოყენებით. ამ პაკეტს აქვს ძაბვის დიაპაზონი 12V– დან 16.8V– მდე. თითოეულ უჯრედს აქვს 2200mAh და შეფასებულია მაქსიმალური ჩაშვების სიჩქარით 2C (საკმაოდ სუსტი), ასე რომ 2*2200mA. ვინაიდან პარალელურად არის 10 უჯრედი, მას შეუძლია აწარმოოს პიკური დენები სულ რაღაც 44A და აქვს 22Ah ტევადობა. ჩვენ ასევე გავამყარეთ პაკეტი ბატარეის მართვის დაფით (BMS– ის შესახებ მოგვიანებით), რომელიც ზრუნავს მუხტის დაბალანსებაზე და ზღუდავს დენს 20A– მდე.

ნავის შემოწმებისას აღმოჩნდა, რომ 20A მაქსიმალური დენი არის ნაკლები ვიდრე ძრავები მოიხმარენ და BMS მუდმივად წყვეტდა ენერგიას, თუ ჩვენ ყურადღებით არ ვიქნებოდით საყვირის ჯოხით. ამიტომაც გადავწყვიტე, რომ გადავსულიყავი BMS და დავუკავშირო ბატარეა პირდაპირ ძრავებზე, რომ მივიღო სრული 44 ამპერი. Ცუდი იდეა!!! მიუხედავად იმისა, რომ ბატარეებმა მოახერხეს ოდნავ მეტი ენერგიის მიწოდება, ნიკელის ზოლები, რომელიც აკავშირებს უჯრედებს, ვერ უმკლავდება მას. ერთ -ერთი კავშირი დნება და იწვევს ნავის ხის შიდა ნაწილს კვამლის წარმოქმნას.

დიახ, ეს ბატარეა ნამდვილად არ იყო შესაფერისი.

2. მანქანის ბატარეა

ჩემი 2020 წლის კონცეფციის დასამტკიცებლად, გადავწყვიტე უფრო დიდი ბატარეის გამოყენება. თუმცა, მე არ მინდოდა ზედმეტი ფულის დახარჯვა, ამიტომ ძველი მანქანის ბატარეა გამოვიყენე. მანქანის ბატარეები არ ნიშნავს სრულად დატენვას და დატენვას, ისინი ყოველთვის უნდა ინახებოდეს სრული დატენვით და გამოიყენება მხოლოდ ძრავის დასაწყებად ხანმოკლე დენის ადიდებისათვის. ამიტომ მათ უწოდებენ დამწყებ ბატარეებს. მათი გამოყენება როგორც RC ავტომობილის ბატარეა მნიშვნელოვნად ამცირებს მათ სიცოცხლის ხანგრძლივობას. არსებობს ტყვიის ბატარეის კიდევ ერთი ტიპი, რომელსაც ხშირად აქვს ერთი და იგივე ფაქტორი და სპეციალურად შექმნილია მრავალჯერ დატენვისა და დატენვის მიზნით, რომელსაც ეწოდება ღრმა ციკლის ბატარეა.

მე კარგად ვიცოდი ჩემი ბატარეის მოკლე ჩამოსვლის შესახებ, მაგრამ მინდოდა ნავის სწრაფად გამოცდა და ბატარეა მაინც ძველი იყო. კარგად გადარჩა 3 ციკლი. ახლა ძაბვა 12V– დან 5V– მდე იკლებს, როდესაც დაქოქვას ვუშვებ.

3. LiFePo4 ბატარეის პაკეტი

"მესამედ ხიბლი" ასე ამბობენ ისინი. რადგან მე ჯერ კიდევ არ მინდოდა საკუთარი ფულის დახარჯვა, მე ვთხოვე ჩემს უნივერსიტეტს დახმარება. რა თქმა უნდა, მათ ყოველთვის ჰქონდათ ჩემი ოცნების ბატარეა. ჩვენი უნივერსიტეტი მონაწილეობს კონკურსში "ფორმულა სტუდენტური ელექტრული" და ამიტომ ჰყავს ელექტრო სარბოლო მანქანა. სარბოლო გუნდი ადრე LiFePo4 უჯრედებიდან გადავიდა 18650 LiPo უჯრედებზე, რადგან ისინი უფრო მსუბუქია. ამრიგად, მათ აქვთ მრავალი გამოყენებული LiFePo4 უჯრედი, რომლებიც მათ აღარ სჭირდებათ.

ეს უჯრედები განსხვავდება LiPo ან LiIon უჯრედებისგან მათი ძაბვის დიაპაზონში. აქვს ნომინალური ძაბვა 3.2 ვ და ის მერყეობს 2.5 ვ -დან 3.65 ვ -მდე. იმ 60Ah უჯრედიდან 3 შევკრიბე 3S პაკეტში. ამ პაკეტს შეუძლია მიანიჭოს პიკის დენები 3C aka. 180A და აქვს მაქსიმალური ძაბვა მხოლოდ 11V. მე გადავწყვიტე უფრო დაბალი სისტემის ძაბვისთვის ძრავის დენის შესამცირებლად. ამ პაკეტმა საბოლოოდ მომცა საშუალება ნავი 5 წუთზე მეტხანს გამეტარებინა და განმეცადა თვითმავალი შესაძლებლობები.

სიტყვა ბატარეის დატენვისა და უსაფრთხოების შესახებ

ბატარეები კონცენტრირებენ ენერგიას. ენერგია შეიძლება გადაიზარდოს სითბოში და თუ ეს სითბო მიიღებს ბატარეის ცეცხლის ფორმას, თქვენ გაქვთ პრობლემა თქვენს ხელზე. ამიტომაც უნდა მოექცეთ ბატარეებს იმ პატივისცემით, რასაც ისინი იმსახურებენ და აღჭურვით მათ სწორი ელექტრონიკით.

ბატარეის უჯრედებს აქვთ სიკვდილის 3 გზა.

1. გათავისუფლება მათი მინიმალური ძაბვის ნიშნის ქვემოთ (ცივი სიკვდილი)
2. დატენვა მათ მაქსიმალურ ძაბვაზე (შეიძლება გამოიწვიოს შეშუპება, ხანძარი და აფეთქებები)
3. ძალიან ბევრი ახლის დახატვა ან მათი შემცირება (ასე რომ, მე ნამდვილად უნდა ავხსნა, რატომ შეიძლება ეს ცუდი იყოს)

ბატარეის მართვის სისტემა ხელს უშლის ყველაფერს, ამიტომაც უნდა გამოიყენოთ ისინი.

ნაბიჯი 5: კუნთები: გაყვანილობა

კუნთების ნაწილის გაყვანილობა ნაჩვენებია პირველ სურათზე. ბოლოში ჩვენ გვაქვს ბატარეა, რომელიც უნდა იყოს შერწყმული შესაბამისი დაუკრავენ (ახლა არ არსებობს). დამტენის დასაკავშირებლად დავამატე ორი გარე კონტაქტი. კარგი იდეა იქნებოდა მათი შეცვლა შესაბამისი XT60 კონექტორით.

შემდეგ ჩვენ გვაქვს დიდი ბატარეის გადამრთველი, რომელიც აკავშირებს დანარჩენ სისტემას ბატარეასთან. ამ გადამრთველს აქვს გასაღები და ნება მიბოძეთ გითხრათ, რომ ძალიან დამაკმაყოფილებელია მისი შემობრუნება და ნავის გაცოცხლება.

ტვინი დაკავშირებულია ბატარეებთან, ხოლო ESC და Servos გამოყოფილია შუნტის რეზისტორით. ეს იძლევა დენის გაზომვის საშუალებას პატარა ნარინჯისფერი კავშირის საშუალებით, რადგან ეს იწვევს ძაბვის მცირე ვარდნას შუნტის რეზისტორზე.დანარჩენი გაყვანილობა მხოლოდ წითელიდან წითლამდე და შავიდან შავამდე. რადგან სერვოები ნამდვილად აღარ გამოიყენება, მათი უბრალოდ იგნორირება შეიძლება. გამაგრილებელი ტუმბოები ნავის ერთადერთი კომპონენტია, რომელსაც ზუსტად 12 ვ სჭირდება და ისინი კარგად არ მუშაობენ, თუ ძაბვა უფრო მაღალი ან დაბალია. ამიტომ მათ სჭირდებათ მარეგულირებელი, თუ ბატარეის ძაბვა 12 ვ -ზე მეტია ან საფეხურიანი გადამყვანი, თუ ის ქვემოთ არის.

საჭესთან ერთად ორივე ESC სიგნალის მავთული გადადის იმავე არხზე ტვინზე. თუმცა ნავი ახლა იყენებს დიფერენციალურ ბიძგს აკა. სრიალი საჭე, ასე რომ თითოეულ ESC– ს უნდა ჰქონდეს საკუთარი ცალკე არხი და სერვისები საერთოდ არ არის საჭირო.

ნაბიჯი 6: ტვინი: კომპონენტები

ტვინი არის დიდი ყუთი სავსე საინტერესო ელექტრონიკით. რომელთაგან ბევრი შეიძლება მოიძებნოს FPV სარბოლო თვითმფრინავებში, ზოგი კი რეალურად ამოღებულია ჩემივე თვითმფრინავიდან. პირველი სურათი აჩვენებს ყველა ელექტრონულ მოდულს. ისინი ერთმანეთზე ლამაზად არის ერთმანეთზე დადგმული სპილენძის PCB ჩამორჩენილების გამოყენებით. ეს შესაძლებელია, რადგან FPV- კომპონენტები გამოდიან სპეციალური ფორმით, რომლებიც მითითებულია როგორც დასტის საიტი. ქვემოდან ზემოდან ჩვენი დასტა შეიცავს შემდეგს:

ენერგიის განაწილების საბჭო (PDB)

ეს აკეთებს იმას რასაც სახელი გულისხმობს და ანაწილებს ძალას. ბატარეის ორი მავთული შემოდის და ის გვთავაზობს მრავალჯერადი შედუღების ბალიშებს სხვადასხვა მოდულის აკუმულატორთან დასაკავშირებლად. ეს PDB ასევე გთავაზობთ 12V და 5V რეგულატორს.

ფრენის კონტროლერი (FC)

ფრენის კონტროლერი მართავს ArduPilot Rover Firmware- ს. ის სხვადასხვა რამეს აკეთებს. ის აკონტროლებს საავტომობილო კონტროლერებს რამდენიმე PWM გამომავალი საშუალებით, აკონტროლებს ბატარეის ძაბვას და დენს, უკავშირდება სხვადასხვა სენსორებს და შემავალ და გამომავალ მოწყობილობებს და ასევე აქვს გიროსკოპი. შეიძლება ითქვას, რომ ეს პატარა მოდული არის ნამდვილი ტვინი.

RC მიმღები

მიმღები დაკავშირებულია დისტანციურ კონტროლთან. ჩემს შემთხვევაში, ეს არის FlySky დისტანციური RC თვითმფრინავებისთვის, რომელსაც აქვს ათი არხი და ამყარებს ორმხრივ კომუნიკაციასაც, ასე რომ დისტანციურსაც შეუძლია მიიღოს სიგნალები მიმღებიდან. მისი გამომავალი სიგნალები პირდაპირ FC- ში მიდის ერთი მავთულის მეშვეობით ე.წ. I-bus პროტოკოლის გამოყენებით.

ვიდეო გადამცემი (VTX)

ტვინის ყუთს აქვს პატარა ანალოგური კამერა. კამერის ვიდეო სიგნალი გადაეცემა FC- ს, რომელიც ამატებს ეკრანის ჩვენებას (OSD) ვიდეო ნაკადს, შეიცავს ინფორმაციას, როგორიცაა ბატარეის ძაბვა. შემდეგ ის გადაეცემა VTX- ს, რომელიც გადასცემს მას სპეციალურ 5.8GHz მიმღებს მეორე ბოლოში. ეს ნაწილი არ არის მკაცრად აუცილებელი, მაგრამ მაგარია იმის დანახვა, რასაც ნავი ხედავს.

ყუთის თავზე არის რამოდენიმე ანტენა. ერთი არის VTX– დან, ორი RC მიმღებიდან. დანარჩენი ორი ანტენა არის შემდეგი კომპონენტები.

ტელემეტრიის მოდული

433MHz ანტენა მიეკუთვნება ტელემეტრიის მოდულს. ეს პატარა გადამცემი არის შეყვანის/გამომავალი მოწყობილობა, რომელიც აკავშირებს ფრენის კონტროლერს სახმელეთო სადგურთან (ლეპტოპი 433MHz USB დონლით). ეს კავშირი საშუალებას აძლევს ოპერატორს დისტანციურად შეცვალოს პარამეტრები და მიიღოს მონაცემები შიდა და გარე სენსორებიდან. ეს ბმული ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნავის დისტანციური მართვისთვის.

GPS და კომპასი

ნავის თავზე დიდი მრგვალი რამ სინამდვილეში არ არის ანტენა. კარგია, მაგრამ ეს არის მთელი GPS მოდული და კომპასის მოდული. ეს არის ის, რაც ნავს აძლევს საშუალებას იცოდეს თავისი პოზიცია, სიჩქარე და ორიენტაცია.

თვითმფრინავების ბაზრის ზრდის წყალობით, თითოეული მოდულისთვის არსებობს კომპონენტების ფართო არჩევანი. ყველაზე სავარაუდოა, რომ თქვენ შეიძლება გსურთ შეცვლა არის FC. თუ გსურთ მეტი სენსორის დაკავშირება და მეტი შეყვანა გჭირდებათ, არსებობს მრავალი უფრო მძლავრი ტექნიკური ვარიანტი. აქ არის ყველა FC– ის სია, რომელსაც ArduPilot მხარს უჭერს, იქ ჟოლოს პიც კი არის.

აქ არის ზუსტი კომპონენტების მცირე ჩამონათვალი, რაც მე გამოვიყენე:

• FC: Omnibus F4 V3S Aliexpress
• RC მიმღები: Flysky FS-X8B Aliexpress
• ტელემეტრიული გადამცემის ნაკრები: 433MHz 500mW Aliexpress
• VTX: VT5803 ალიექსპრესი
• GPS და კომპასი: M8N Aliexpress
• დანართი: 200x200x100 მმ IP67 ალიექსპრესი
• დისტანციური მართვა: FLYSKY FS-i6X Aliexpress
• ვიდეო მიმღები: Skydroid 5, 8 Ghz Aliexpress

ნაბიჯი 7: ტვინი: გაყვანილობა

ტვინი იღებს თავის ძაბვას პირდაპირ ბატარეიდან. ის ასევე იღებს ანალოგიურ ძაბვას მიმდინარე შუნტიდან და გამოსცემს საკონტროლო სიგნალებს ორივე ძრავისთვის. ეს არის გარე კავშირი, რომელიც ხელმისაწვდომია ტვინის ყუთის გარედან.

შიგნით გამოიყურება ბევრად უფრო დაბნეული. ამიტომაც გავაკეთე პატარა გაყვანილობის დიაგრამა პირველ სურათზე. ეს გვიჩვენებს კავშირებს ყველა იმ განსხვავებულ კომპონენტს შორის, რომელიც აღწერილი მაქვს წინა საფეხურზე. მე ასევე გავაკეთე რამდენიმე გაფართოების კაბელი PWM გამომავალი არხებისთვის და USB პორტისთვის და გავატარე ისინი შიგთავსის უკანა მხარეს (იხ. სურათი 3).

ყუთზე დასტის დასაყენებლად გამოვიყენე 3D დაბეჭდილი საბაზისო ფირფიტა. როგორც კომპონენტები (განსაკუთრებით VTX) წარმოქმნიან სითბოს, ასევე დავამატე 40 მმ -იანი ვენტილატორი კიდევ ერთი 3D დაბეჭდილი ადაპტერით. მე დავამატე 4 შავი პლასტმასის ნაჭერი კიდეებზე, რათა ყუთი გადავაგდოთ ნავზე სახურავის გახსნის გარეშე. თან ერთვის STL ფაილები 3D ბეჭდვის ყველა ნაწილისთვის. მე გამოვიყენე ეპოქსიდი და ცხელი წებო, რომ ყველაფერი გამეკეთებინა.

ნაბიჯი 8: ტვინი: ArduPilot Setup

Ardupilot ვიკი აღწერს, თუ როგორ უნდა დააყენოთ როვერი დიდი დეტალებით. აქ არის როვერის დოკუმენტაცია. მე აქ მხოლოდ ზედაპირის გახეხვას ვაპირებ. ძირითადად არის შემდეგი ნაბიჯები იმისათვის, რომ დაიწყოთ ArduPilot Rover– ის გაშვება მას შემდეგ, რაც ყველაფერი სწორად არის შეკრული:

1. Flash ArduPilot Firmware FC (Tipp: ამისთვის შეგიძლიათ გამოიყენოთ Betaflight, საერთო FPV თვითმფრინავების პროგრამული უზრუნველყოფა)
2. დააინსტალირეთ Ground Station პროგრამული უზრუნველყოფა, როგორიცაა Mission Planner და დააკავშირეთ დაფა (იხილეთ მისიის დამგეგმავი ინტერფეისი სურათზე 1)

3. გააკეთეთ ძირითადი ტექნიკის დაყენება

   • გიროსა და კომპასის დაკალიბრება
   • დისტანციური მართვის დაკალიბრება
   • გამომავალი არხების დაყენება

4. გააკეთეთ უფრო მოწინავე დაყენება პარამეტრების სიის გავლით (სურათი 2)

   • ძაბვის და დენის სენსორი
   • არხის რუქა
   • LED- ები
5. ჩაატარეთ საცდელი დისკი და დაარეგულირეთ პარამეტრები გასასვლელისა და საჭისათვის (სურათი 3)

და ბუმ, შენ გყავს თვითმავალი როვერი. რასაკვირველია, ყველა ამ ნაბიჯს და პარამეტრს გარკვეული დრო სჭირდება და ისეთი რამ, როგორიცაა კომპასის დაკალიბრება შეიძლება საკმაოდ დამღლელი იყოს, მაგრამ დოკუმენტების, ArduPilot ფორუმებისა და YouTube გაკვეთილების დახმარებით საბოლოოდ შეგიძლიათ იქ მოხვედრა.

ArduPilot გაძლევთ მოწინავე სათამაშო მოედანს ასობით პარამეტრით, რომლითაც შეგიძლიათ გამოიყენოთ თითქმის ნებისმიერი თვითმავალი მანქანა, რომლის მოფიქრებაც შეგიძლიათ. და თუ თქვენ აკლიათ რაიმე, შეგიძლიათ ჩაერთოთ საზოგადოებასთან, რათა ააშენონ იგი, რადგან ეს დიდი პროექტი ღია წყაროა. მე შემიძლია მხოლოდ გაგახალისოთ, რომ სცადოთ, რადგან ეს, ალბათ, ყველაზე მარტივი გზაა ავტონომიური მანქანების სამყაროში მოხვედრისთვის. მაგრამ აქ არის მცირე პროფესიონალური რჩევა: სცადეთ ეს მარტივი მანქანით გიგანტური RC ნავის აშენებამდე.

აქ არის მოწინავე პარამეტრების მცირე ჩამონათვალი, რაც მე გავაკეთე ჩემი კონკრეტული აპარატურის დაყენებისთვის:

• არხის რუქა შეიცვალა RC MAP- ში

  • მოედანზე 2-> 3
  • გასროლი 3-> 2
• გააქტიურებულია I2C RGB ები
• ჩარჩოს ტიპი = ნავი

• Skid Steering- ის დაყენება

  • არხი 1 = ThrottleLeft
  • არხი 2 = ThrottleRight
• არხი 8 = FlightMode
• არხი 5 = შეიარაღება/განიარაღება

• მიმდინარე და ბატარეის მონიტორის დაყენება

  • BATT_MONITOR = 4
  • შემდეგ გადატვირთეთ. BATT_VOLT_PIN 12
  • BATT_CURR_PIN 11
  • BATT_VOLT_MULT 11.0

ნაბიჯი 9: ტვინი: პერსონალური LED კონტროლერი

პირველი პრიზი Make it Move კონკურსში 2020