DIY Smart Follow Me Drone พร้อมกล้อง (ใช้ Arduino): 22 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

โดรนเป็นของเล่นและเครื่องมือยอดนิยมในปัจจุบัน คุณสามารถหาโดรนและอุปกรณ์การบินสำหรับมืออาชีพและแม้แต่ผู้เริ่มต้นใช้งานในตลาดได้ ฉันมีโดรนสี่ตัว (ควอดคอปเตอร์และเฮกซ์คอปเตอร์) เพราะฉันชอบทุกอย่างที่บินได้ แต่เที่ยวบินที่ 200 นั้นไม่น่าสนใจและเริ่มน่าเบื่อ ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจว่าจะสร้างโดรนของตัวเองด้วยคุณสมบัติพิเศษบางอย่าง ฉันชอบเขียนโปรแกรม Arduino และออกแบบวงจรและอุปกรณ์ต่างๆ ดังนั้นฉันจึงเริ่มสร้างมันขึ้นมา ฉันใช้ตัวควบคุมการบิน MultiWii ที่ใช้ชิป ATMega328 ที่ใช้ใน Arduino UNO ด้วย ดังนั้นการเขียนโปรแกรมจึงค่อนข้างง่าย โดรนนี้สามารถเชื่อมต่อกับสมาร์ทโฟน Android ที่ส่งข้อมูล GPS ไปยังโดรน ซึ่งเปรียบเทียบกับสัญญาณ GPS ของมันเอง จากนั้นจึงเริ่มติดตามโทรศัพท์ ดังนั้นถ้าฉันเดินไปตามถนน โดรนจะตามฉันไปด้วย แน่นอนว่ายังมีข้อบกพร่องอีกมากมาย เพราะฉันไม่สามารถทำโดรนสำหรับถ่ายทำอย่างมืออาชีพได้ แต่ตามโทรศัพท์ ทำวิดีโอ และยังมีเซ็นเซอร์วัดระยะอัลตราโซนิกเพื่อหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางในอากาศ ฉันคิดว่านี่เป็นคุณสมบัติที่ค่อนข้างมากจากโดรนทำเอง โดยเร็วที่สุด ฉันจะโหลดวิดีโอเกี่ยวกับเที่ยวบิน แต่มันยากที่จะบันทึกคุณภาพดีด้วยโดรนที่เคลื่อนไหวตลอดเวลา

ขั้นตอนที่ 1: คุณสมบัติหลัก

โดรนทำงานเกือบอัตโนมัติเกือบทั้งหมด คุณไม่จำเป็นต้องควบคุมมัน เพราะติดตามโทรศัพท์ของคุณซึ่งมักจะอยู่ในจักรยานของคุณ เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกช่วยเลี่ยงต้นไม้ อาคารและสิ่งกีดขวางอื่นๆ และ GPS ให้ข้อมูลตำแหน่งที่แม่นยำมาก แต่ มาดูกันว่าเรามีอะไรทั้งหมด:

• แบตเตอรี่ 1000mAh เพียงพอสำหรับการบินต่อเนื่อง 16-18 นาที
• เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกเพื่อหลีกเลี่ยงอุปสรรคในอากาศ
• โมดูลบลูทูธเพื่อรับข้อมูลจากโทรศัพท์
• ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ใช้ Arduino
• ไจโรสโคปในตัว
• ความสูงสูงสุดที่กำหนด (5 เมตร)
• เมื่อแบตเตอรี่เหลือน้อยจะลงจอดบนโทรศัพท์โดยอัตโนมัติ (หวังว่าจะอยู่ในมือคุณ)
• มีค่าใช้จ่ายประมาณ 100 เหรียญในการสร้าง
• สามารถตั้งโปรแกรมเป็นอะไรก็ได้
• ด้วยความช่วยเหลือของ GPS คุณสามารถส่งโดรนไปยังพิกัดใดก็ได้
• การออกแบบ quadcopter
• ติดตั้งกล้องวิดีโอความละเอียด 2MP 720p HQ
• น้ำหนัก 109 กรัม (3.84 ออนซ์)

นั่นคือทั้งหมดที่เวอร์ชันแรกสามารถทำได้ แน่นอนว่าผมต้องการพัฒนามัน ในช่วงฤดูร้อน ฉันต้องการแฮ็กโดรนที่ใหญ่กว่าของฉันด้วยซอฟต์แวร์นี้

ขั้นตอนที่ 2: วิดีโอทดสอบการบิน

ฉันขอให้เพื่อนที่ดีสองคนของฉันเดินนำหน้าโดรน ขณะที่ฉันอยู่ใต้โดรน เพื่อช่วยเอาไว้ถ้าตกลงมา แต่การทดสอบประสบความสำเร็จ และอย่างที่คุณเห็นว่าเสียงหึ่งๆ ยังคงไม่เสถียรนัก แต่ใช้งานได้ คนซ้ายในเสื้อยืดสีเหลืองถือโทรศัพท์ที่ส่งข้อมูล GPS คุณภาพวิดีโอด้วยกล้องนี้ไม่ได้ดีที่สุด แต่ฉันไม่พบกล้อง 1080p ที่มีน้ำหนักเบา

ขั้นตอนที่ 3: รวบรวมชิ้นส่วนและเครื่องมือ

สำหรับโครงการนี้ คุณต้องมีชิ้นส่วนที่แปลกใหม่ ฉันออกแบบจากชิ้นส่วนที่มีน้ำหนักเบาและรีไซเคิลเพื่อลดต้นทุน และประสบความสำเร็จ ฉันได้วัสดุที่ดีมากสำหรับเฟรม แต่มาดูกันว่าเราต้องการอะไร! ฉันซื้อเครื่องควบคุมการบินยี่ห้อ Crius จาก Amazon.com และใช้งานได้

เครื่องมือ:

• หัวแร้ง
• ปืนกาว
• เครื่องตัด
• เครื่องตัดลวด
• เครื่องมือโรตารี่
• ซุปเปอร์กลู
• Ductape
• ยางรัด

อะไหล่:

• MultiWii 32kB Flight Conroller
• โมดูล GPS แบบอนุกรม
• ตัวแปลงอนุกรมเป็น I2C
• โมดูลบลูทูธ
• อัลตราโซนิกเซนเซอร์
• หลอดดูด
• ชิ้นพลาสติก
• เกียร์
• มอเตอร์
• ใบพัด
• สกรู
• L293D Motor Driver (เป็นตัวเลือกที่ไม่ดี ฉันจะแก้ไขในเวอร์ชันที่สอง)
• แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน 1000mAh

ขั้นตอนที่ 4: ประกอบใบพัด

ฉันซื้อใบพัดเหล่านี้พร้อมมอเตอร์จาก Amazon.com ในราคา 18 เหรียญ พวกมันเป็นอะไหล่สำหรับโดรน Syma S5X แต่ดูเหมือนมีประโยชน์ ดังนั้นฉันจึงสั่งและทำงานได้ดี คุณเพียงแค่ต้องใส่มอเตอร์เข้าไปในรูของมัน แล้วติดอุปกรณ์ประกอบฉากเข้ากับเฟือง

ขั้นตอนที่ 5: แผนผังวงจร

ดูที่แผนผังเสมอขณะทำงานและระวังการเชื่อมต่อ

ขั้นตอนที่ 6: การบัดกรีมอเตอร์กับไดรเวอร์

ตอนนี้คุณต้องบัดกรีสายเคเบิลทั้งหมดจากมอเตอร์ไปยัง IC ไดรเวอร์มอเตอร์ L293D ดูภาพที่พวกเขาพูดมากกว่านี้ คุณต้องเชื่อมต่อสายสีดำและสีน้ำเงินกับ GND และสายบวกกับเอาต์พุต 1-4 เช่นเดียวกับฉัน L293D สามารถขับเคลื่อนมอเตอร์เหล่านี้ได้ แต่ฉันแนะนำให้ใช้ทรานซิสเตอร์กำลังเพราะชิปนี้ไม่สามารถจัดการกับมอเตอร์ทั้งสี่ตัวที่มีกำลังสูง (มากกว่า 2 แอมป์) หลังจากตัดหลอดขนาด 15 ซม. แล้ว สิ่งเหล่านี้จะยึดมอเตอร์ให้เข้าที่ ฉันใช้หลอดที่แข็งแรงมากซึ่งได้มาจากร้านเบเกอรี่และร้านกาแฟในท้องถิ่น วางหลอดเหล่านี้เบา ๆ บนเฟืองของมอเตอร์

ขั้นตอนที่ 7: การประกอบเฟรม

โปรดให้ความสนใจกับภาพที่สองซึ่งแสดงให้เห็นว่ามีการติดตั้งใบพัดอย่างไร ใช้กาวร้อนและกาวซุปเปอร์กาวเพื่อให้เหมาะกับใบพัดทั้งสี่ จากนั้นตรวจสอบการเชื่อมต่อ มันสำคัญมากที่ใบพัดจะต้องอยู่ห่างจากกันเท่ากัน

ขั้นตอนที่ 8: เพิ่มสายไปยัง L293D

ใช้สายจัมเปอร์หญิง - หญิงสี่เส้นแล้วผ่าครึ่ง จากนั้นประสานเข้ากับพินที่เหลืออยู่ของไอซี ซึ่งจะช่วยในการเชื่อมต่อพินกับพิน I/O ของ Arduino ตอนนี้ได้เวลาสร้างวงจรแล้ว

ขั้นตอนที่ 9: วงจร

โมดูลทั้งหมดรวมอยู่ในชุดควบคุมการบินที่ฉันสั่งไว้ ดังนั้นคุณเพียงแค่ต้องเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน บลูทู ธ ไปที่พอร์ตอนุกรม, GPS ก่อนในตัวแปลง I2C จากนั้นในพอร์ต I2C ตอนนี้คุณสามารถติดตั้งสิ่งนี้บนโดรนของคุณ

ขั้นตอนที่ 10: วางวงจรบนเฟรม

ใช้เทปกาวสองหน้าแล้วเพิ่ม GPS ก่อน เทปฟองน้ำนี้ยึดทุกอย่างเข้าที่ ดังนั้นติดทุกโมดูลทีละชิ้นบนชิ้นพลาสติก หากคุณทำเสร็จแล้ว คุณสามารถเชื่อมต่อหมุดของไดรเวอร์มอเตอร์กับ MultiWii ได้

ขั้นตอนที่ 11: เชื่อมต่อสองวงจร

พินอินพุตไปที่ D3, D9, D10, D11 ส่วนพินอื่นๆ ควรเชื่อมต่อกับพิน VCC+ และ GND Schemantic จะถูกอัปโหลดในวันพรุ่งนี้

ขั้นตอนที่ 12: แบตเตอรี่…

ฉันใช้ยางรัดเพื่อยึดแบตเตอรี่ไว้กับด้านล่างของโดรน และยึดไว้แน่นมาก ฉันเสียบปลั๊กและใช้งานได้อย่างที่ฉันจินตนาการ

ขั้นตอนที่ 13: เซ็นเซอร์อัลตราโซนิก

เซ็นเซอร์โซนาร์ได้รับการแก้ไขบนโดรนด้วยแถบยาง และเชื่อมต่อกับพิน D7 และ D6 ของคอนโทรลเลอร์ MultiWii

ขั้นตอนที่ 14: จะตั้งโปรแกรมได้อย่างไร

คุณต้องใช้โมดูล Serial FTDI เพื่อตั้งโปรแกรมชิป ชุดนี้ยังรวมถึงโมดูลโปรแกรมเมอร์

ขั้นตอนที่ 15: GPS ทำงานอย่างไร

Global Positioning System (GPS) คือระบบนำทางในอวกาศที่ให้ข้อมูลตำแหน่งและเวลาในทุกสภาพอากาศ ไม่ว่าที่ใดก็ตามบนหรือใกล้โลกที่มีเส้นสายตาที่ปราศจากสิ่งกีดขวางสำหรับดาวเทียม GPS สี่ดวงขึ้นไป ระบบนี้มอบความสามารถที่สำคัญให้กับผู้ใช้ทางการทหาร พลเรือน และผู้ใช้เชิงพาณิชย์ทั่วโลก รัฐบาลสหรัฐอเมริกาได้สร้างระบบ บำรุงรักษา และทำให้ทุกคนที่มีเครื่องรับ GPS เข้าถึงได้ฟรี โมดูล GPS มักจะใส่ชุดของข้อมูลมาตรฐาน ภายใต้สิ่งที่เรียกว่าโปรโตคอล National Marine Electronics Association (NMEA) ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับสตริงข้อมูลมาตรฐาน NMEA สามารถพบได้ที่ไซต์นี้

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเขียนโปรแกรม อ่านสิ่งนี้:

ขั้นตอนที่ 16: ซอฟต์แวร์

ฉันไม่รู้ว่าซอฟต์แวร์ถูกอัพโหลดบนชิปแล้วหรือยัง แต่ที่นี่ฉันจะอธิบายว่าต้องทำอย่างไร ขั้นแรกให้ดาวน์โหลดไลบรารี MultiWii อย่างเป็นทางการลงในคอมพิวเตอร์ของคุณ แยกไฟล์.zip จากนั้นเปิดไฟล์ MultiWii.ino เลือก "Arduino/Genuino UNO" และอัปโหลดบนกระดานของคุณ ตอนนี้ไมโครคอนโทรลเลอร์ของคุณมีทุกฟังก์ชันที่ติดตั้งไว้ล่วงหน้าแล้ว ไจโรสโคป ไฟ บลูทูธ และแม้แต่จอ LCD ขนาดเล็ก (ที่ไม่ได้ใช้ในโครงการนี้) กำลังทำงานกับโค้ดที่อัปโหลด แต่รหัสนี้สามารถใช้เพื่อทดสอบว่าโมดูลทำงานได้อย่างสมบูรณ์หรือไม่ ลองเอียงโดรนแล้วคุณจะเห็นมอเตอร์หมุนเพราะไจโรเซ็นเซอร์ เราต้องแก้ไขรหัสของคอนโทรลเลอร์ให้เป็นไปตามโทรศัพท์

หลังจากนี้ คุณสามารถสร้างโดรนที่ถูกแฮ็กของคุณเองได้ หากคุณสามารถตั้งโปรแกรม Arduino หรือทำตามคำแนะนำของฉันและทำให้เป็นโดรน "ตามฉัน"

ลิงค์ GitHub สำหรับซอฟต์แวร์:

กรุณาเยี่ยมชมเว็บไซต์อย่างเป็นทางการสำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับซอฟต์แวร์:

ขั้นตอนที่ 17: การแก้ไขโค้ด

ฉันต้องแก้ไขรหัสของเซ็นเซอร์และรหัสของตัวควบคุมที่แจ้งให้ ATMega328 แต่ตอนนี้โมดูล Bluetooth ให้พิกัด GPS สามตัว และขึ้นอยู่กับว่าโดรนจะเคลื่อนที่ ดังนั้นหากพิกัด x และ y ในโทรศัพท์ของฉันคือ 46^44'31" และ 65^24"13' และพิกัดของโดรนคือ 46^14'14" และ 65^24"0' จากนั้นโดรนจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวจนกว่าจะถึงโทรศัพท์

ขั้นตอนที่ 18: แอพโทรศัพท์

ฉันใช้แอป SensoDuino ที่สามารถดาวน์โหลดได้จากที่นี่ไปยังสมาร์ทโฟนของคุณ: https://play.google.com/store/apps/details?id=com…. เชื่อมต่อกับโดรนผ่าน Bluetooth และเปิด GPS TX และการบันทึกข้อมูล ตอนนี้แอพโทรศัพท์พร้อมแล้ว

ขั้นตอนที่ 19: กล้อง

ฉันซื้อกล้องพวงกุญแจ 720p จีนราคาถูกมากและมีคุณภาพดี ฉันใส่เทปกาวสองหน้าไว้ที่ด้านล่างของโดรน กล้องนี้ถูกใช้ในหลายโครงการของฉัน และใช้งานได้ดีอยู่เสมอ โดยมีน้ำหนัก 15 กรัม และสามารถทำวิดีโอได้ดีมาก

ขั้นตอนที่ 20: การทดสอบ…

โดรนยังคงใช้งานไม่ได้เพราะไม่ใช่โปรเจ็กต์มืออาชีพ แต่ใช้งานได้ดี ฉันมีความสุขมากกับผลลัพธ์ ระยะการเชื่อมต่อประมาณ 8 เมตร ซึ่งมากเกินพอสำหรับโดรนแบบนี้ วิดีโอจะมาเร็ว ๆ นี้และฉันหวังว่าคุณจะชอบมัน ไม่ใช่โดรนแข่ง แต่ก็ค่อนข้างเร็วเช่นกัน

ขั้นตอนที่ 21: แผนในอนาคต

ฉันยังมีโดรนที่ใหญ่กว่า และหากฉันสามารถแก้ไขข้อผิดพลาดในโค้ดได้ ฉันต้องการใช้กับอันนั้นผ่านการเชื่อมต่อ WiFi กับโมดูล ESP8266 ที่มีโรเตอร์ที่ใหญ่กว่าและสามารถยกได้แม้กระทั่ง GoPro ไม่เหมือนรุ่นแรก โดรนตัวนี้อาจเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์ในการปั่นจักรยาน ขับรถ เล่นสกี ว่ายน้ำ หรือเล่นกีฬา เขาติดตามคุณเสมอ

ขั้นตอนที่ 22: ขอบคุณที่รับชม

ฉันหวังว่าคุณจะชอบ Instutable ของฉัน และถ้าใช่ โปรดให้คะแนนฉันในการประกวด Make It Fly หากคุณมีคำถามอย่าลังเลที่จะถาม อย่าลืมที่จะแบ่งปันและให้หัวใจถ้าคุณคิดว่าสมควรได้รับ ขอขอบคุณอีกครั้งสำหรับการรับชม!

ไชโย อิเมโทมิ

รองชนะเลิศการแข่งขันนอก 2016

รางวัลรองชนะเลิศการประกวดระบบอัตโนมัติประจำปี 2559

รางวัลรองชนะเลิศการประกวด Make It Fly 2016