Пользователь
0,0
рейтинг
12 января 2015 в 14:16

Беспилотник на базе Raspberry Pi. Часть 1 из песочницы

Привет, %хабраюзер%. Хочу поделиться историей о своем беспилотнике (БЛА) на малинке.

Перед тем, как начать делать беспилотник, стоял выбор, какую летательную модель брать за основу: квадракоптер или самолет? Так как с коптерами я в свое время наигрался, знаю их основной минус: чаще всего время полета составляет 10-20 минут. Лично для меня это очень мало, поэтому было решено взять за основу самолет.



В качестве самолета я выбрал Bixler 2, в нем очень много плюсов, а именно:
  • Цена
  • Неубиваемость
  • Размах крыльев (1.5m)




Теперь осталось дело за автопилотом. В качестве «мозгов» взят Raspberry PI B+ с платой NAVIO, на которой располагаются нужные нам датчики:

  • GPS\GNSS
  • акселерометр, гироскоп, магнитометр
  • датчик давления для расчета высоты
  • 4-х канальный АЦП
  • 16-канальный ШИМ-генератор
  • FRAM, энергонезависимая память
  • RGB LED
  • PPM вход


Возможно многие слышали, а кто-то успел и опробовать ArduPlane. Это open source проект автопилота для коптера/самолета/ровера. К счастью, команда EMLID, которая занималась разработкой платы NAVIO, сделала порт ArduPlane на Raspberry PI. Так что все, что надо, это склонировать репозиторий и скомпилировать все это дело на малинке, после чего закрепить наш автопилот на самолете — и в путь.

Монтируем наш автопилот к самолету:



Тут я и столкнулся с проблемами: места очень мало, пришлось отказаться от стандартной кабины пилота, которая шла вместе с самолетом, и сделать из пустой баклажки от кока-колы новую кабину пилота, покрасив ее в серебристый цвет. Оказалось, что смотрится намного лучше, чем стандартная.

Скажу честно, все получилось не с первого раза. Так как запускать самолет я мог только по выходным и не всегда улыбалась погода, то с момента, когда у меня был готов самолет и до первого успешного запуска, прошло полтора месяца.

Я полетал в режиме стабилизации: если не двигать рычаги на пульте управления, то самолет сам себя выравнивает и летит по прямой. Следующим этапом будет полет по GPS точкам с заранее проложенным маршрутом.

Теперь, возможно, кому-то будет интересна цена вопроса. Итак:

  • Bixler 2 — 90$( без пульта, он у меня был)
  • Аккумулятор 2600mAh — 50$
  • Raspberry Pi B+ (sd card)- 45$
  • NAVIO — 149$

В сумме у меня получилось $334 за весь комплект, готовый к полету. Кто-то скажет, что это дорого и, возможно, будет прав. Однако я считаю, что это даром, при том что у меня есть летающий линукс, к которому я могу подключить 3G модем и изменять курс полета везде, где есть покрытие интернета.

Конечно же, прикладываю видео удачного полета:



В следующей статье я расскажу, как настроить Xbee подлючение к Ардупилоту на Navio \ Raspberry Pi, чтобы передавать телеметрию на ноутбук с установленным APM Planer.
@jodas
карма
0,0
рейтинг 0,0
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (62)

  • +1
    А почему бы не передавать телеметрию через 3г?
    • +1
      Я к этому иду :) на конечном этапе именно так и хочу, сесть дома или в машине и облететь весь город, пока не придумал как транслировать видео т.к. 3G для этих дел будет медленным :(
      Сейчас изучаю тему направленных антенн с обратной связью, что бы серво-машинки по GPS-самолета знали куда крутить антенну.
      • 0
        A как на счет 4G (LTE)?
      • 0
        Самолет грамм 200 поднимет?
        Если да, то www.parkflyer.ru/product/1491636/ — приемник

        www.parkflyer.ru/product/1480989/ — передатчик — около 35 грамм
        370MAH TURNIGY NANO-TECH 3S 25~40C LIPO — хватает на час работы c камерой — 39 грамм
        Камера любая на 12V — грамм 30-60
        • –1
          sivis.me же
          • 0
            Преордеры эти надоели. Есть проверенные решения, которые лично мною проверены в бою.
            • 0
              Тогда можно взять virt2real. Это одно и то же. А купить можно уже сейчас. Самое главное, что оно больше заточено под управление железками. Самолёт вполне себе летал уже.
              • –1
                Вопрос во времени отклика. Если нам нужно управлять самолетом который пролетает за секунду 150 метров, то задержки критичны. Если у нас робот-беспилотник которым мы управляем косвенно (точки маршрута и т.п.) и только смотрим в картинку, то в целом да, 4G как гражданское решение нормальное.
                • 0
                  Вот минуса не понял.
                  Вот же пост. Вы его не читали или просто за державу обидно?
                  • –1
                    По ссылке читал, заключение «в целом да, 4G как гражданское решение нормальное»
                    Для задачи передачи видео для скоростной обработки и обратной связи для управления — не годится.
                    Беспилотники разные есть по мозгам. Тащить на себе 5-6-30 кило оборудования для анализа изображения мало кто может. А задачи есть.
                • 0
                  540 километров в час?
                  • 0
                    не вижу проблем с установкой достаточно экономичных турбовентиляторных двигателей.
                    • 0
                      а не развалится? при таких скоростях модель перестает быть бюджетной, как мне кажется.
                      • –1
                        Смотря о каком порядке цен и функционале говорим. Для ряда моделей «бюджетное» — это около 40-60 тыс евро. К примеру те же дроны полицейские для наблюдения. Пара камер с головками и оптикой уже 12 тыс как минимум. Есть большой рынок между квадрокоптерами-игрушками и военными разработками. Для мониторинга лесного массива отдавать пару дес млн долларов — это дорого, а вот 100-200 тыс долларов заказчики готовы хоть налом немедленно выложить.
                        В связи с задачей есть проблема автономности при грузоподьемности в 5-10 килограмм. Или если тащить всю систему аналитики, то еще плюс 4-5 кило и питание.
                        К примеру практическая задача: беспилотник со скоростью около 170 км в час облетает маршрут и снимает в видимом и ик диапазоне в 1200 кадров в секунду подконтрольную территорию на предмет появления посторонних, изменений в окружении. 1200 кадров в секунду в фуллхд (почти) при маршруте в 25 минут (минимум) занимает кучу места плюс нужно с заданной точностью анализировать и сравнивать изменения. И надо стоимость решения сделать менее 350 тыс евро в тиражах от 1000 штук. И это головная боль последней пары лет.
                        • 0
                          мне нравится ваш подход.
                          • –1
                            А уж как инвесторам нравится :)
  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
    • +1
      Так этот проект и вырос из ардупилота, который и есть атмега (ардуино).
      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
        • 0
          Линукс же!
          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
            • +5
              Есть «древний» проект ардупилот который (ваш КО) построен на базе платы ардуино мега. К этой плате пристыковывался шилд с датчиками и вот он готовый автопилот.

              При этом под эту плату разработана наземная станция Mission Planner все это открыто и активно развивается.

              Товарищи потировали код ардупилота, который ардуино, на малину и сварганили свой шилд с блекджеком и... аналогичными датчиками и все это хозяйство так же стыкуется с готовой наземной станцией.

              Ну а дальше одни недостаткибонусы малины, линукса и т.д. Например такие HD FPV на Raspberry Pi
              • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
              • –1
                Но вопрос, ЗАЧЕМ?
                NAVIO — 149$ + малинка еще 30-40-50 (смотря где брать)
                а готовый APM 2.6 с той же прошивкой и GPS стоит 80$ Причем, он получается легче и потребляет меньше тока (малинка ООЧЕНЬ прожорлива)
                • 0
                  ООчень? Всего полтора ватта, по сравнению с двигателем самолета который 50-100 ватт это вообще ничего.
                  • 0
                    Если делать планер, то там двигатель совсем не такой прожорливый. Вес и цена подобного решения тоже смущает.
                • 0
                  Угу. Тоже не понял
                  При желании есть еще 32-х битная версия того же APM — Pixhawk
                  Правда чуть дороже
  • +5
    Сколько он на одной зарядке пролетает с таким обвесом?
    • +5
      у меня аккумулятор на 2600mAh, летал ~35 минут, потом замерзли пальцы, так что пока нет законченного теста, так же заказал Raspberry Pi Model A+, она потребляет на порядок меньше моей модели, да и по размерам меньше, жду пока прийдет
      • 0
        Зацепился глаз за слова «на порядок», аж удивился, поискал.

        На амперке пишут «А+ является самой энергоэффективной из всей линейки. точные данные еще неизвестны, но некоторые из источников утверждают, что Model A+ будет потреблять чуть ли не в 2 раза меньше электроэнергии чем Raspberry Pi Model B+», у них же в спеках B+ — 600 mA без внешних устройств.

        То есть, раза в два меньше, но периферия же тоже что-то кушает?
        • +2
          NAVIO потребляет 80мА, Raspberry Pi Model A+ потребляет 100-150мА примерно
        • +3
          Мне кажется что моторы жрут сильно больше. И интересовать здесь должно не потребление электроники, а её вес и габариты.
          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
            • 0
              Потребление прямо пропорционально емкости аккумуляторов
              Это вы что имели в виду?
              Я имел в виду, что потребление электроники мало по сравнению с потреблением движков. Хотя глядя на 600мА для модели B+ готов признать свою ошибку.
              • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
  • +1
    А на сколько времени хватает заряда батареи?
  • +1
    В качестве отправной точки для чего-то большего вполне себе занятие. Во сколько обошлись дополнительные датчики, акселерометр, гироскоп?
  • 0
    Цена на шилд NAVIO+ с датчиками за 168 уе, весьма кусачая.
  • +1
    точно такая же была идея, ну там ещё был пункт с бомбой и взрывом местного диктатора :), но кроме того я хотел прицепить камеру на него, конечно бобру понятно, что изображение через 3Г не передать, т.к. надёжности канала не хватит, но если пропустить через фильтр и выделить лишь важные детали (например каркас зданий), то в принципе можно и видео передавать, однако возможно понадобится антену получше 3Г модему и усилитель
  • +3
    Конечно же, прикладываю видео удачного полета:

    А видео неудачных можно? :) С анализом, хотя бы в двух словах. Почему падал, где не там сворачивал…
    • 0
      Не думал что этот будет интересовать, сделаю чуть позже нарезку, их достаточное количество :)
  • 0
    А кроме побаловаться — перспективы коммерческие есть? Облет территории по точкам, например, как некий мобильный регистратор для охраны?

    Предположим, есть поселок обеспеченных людей, ви-фи на территории (иногда и 4г можно словить). Дроны с камерами облетают по точкам территорию раз в 30 минут, возвращаются на зарядку.

    Из этого ведь можно сделать «продукт»?

    UPD: За полкилометра вдоль леса, есть жд-станция. При звонке на пульт охраны, на встречу вылетает дрон, который сопровождает нужного человека до входа в поселок (уже не автомате, а на ручном управлении, конечно).

    • +3
      О коммерческой выгоде не думал, это мое хобби, которое мне пока приносит только удовольствие, а это уже многое. А идея покрыть полгорода xbee модемами уже у меня давно витает в мыслях, чтобы не быть зависимым от интернета, но опять же скорости у xbee для видео будет маловато. Зато можно быть независимым от интернета для передачи телеметрии или изменения курса полета в реальном времени. На этих выходных у меня в планах полететь по GPS точкам. Если получится, то это будет еще один шажок в эту сторону ;)
      • 0
        Безусловно, собственное удовольствие — самый правильный первый шаг в любой деятельности. У меня не хватает времени засесть за техническую сторону, но если надумаете делать следующие шаги в коммерческом направлении, напишите, я тоже с удовольствием помогу в формировании продукта и анализе рынка.

        удачи над землей )
      • 0
        XBee модемы дороговаты, мне кажется лучше ATMega256RFR2 применить (порядка 10$ + плата), или аналогичные решения на ARM…
    • +3
      Вообще у БПЛА неплохая коммерческая ниша, даже у маленьких, несущих только камеру и имеющих меньше часа полётного времени.
      Пример: unmanned.ru/service/irvideo.htm
      • 0
        В Латвии есть компания-производитель БПЛА (http://www.uavfactory.com/) — у них в новостях можно прочитать про разные юзкейсы.

        Поиск пропавших людей в лесу или пустыне, мониторинг лесных пожаров или наводнений, наблюдение за животными… Много чего можно придумать, но рынок этот далеко не такой пустой, как может показаться.
  • 0
    Кажется, сейчас уже делают неплохие мультикоптеры долголеты. Правда на весьма дорогих движках (U8)
  • +3
    Если летаете по вейпоинтам, можете попробовать более удобный софт для планирования, чем APM Planner, с 3д картой и прочими свистелками — ugcs.com После регистрации можно скачать открытую версию, ардупилот оно поддерживает, порт на распбери скорей всего тоже взлетит, если нет, напишите в поддержку, сделаем.
  • 0
    А каким образом Вы устроили антенну для связи?
    • +1
      Я не совсем понял вопрос, речь идет об антенне или о методе связи? Передача телеметрии на компьютер происходит через xbee модемы. Сами антенны располагаются на xbee. Дальность связи на моей моей версии xbee-модемов до 1 км на открытой местности.
      • 0
        Интересует именно антенна, а не метод связи. Я Вас понял, спасибо!

        У модема маленькая антенка, что ограничивает возможности связи. Мне было интересно, использовали ли Вы какие то методы по усилению. Как я понял, у Вас просто не было такой задачи?
        • +1
          Так и есть, но сейчас у меня есть такая задача, потому как хочется именно летать по камере на длинных расстояниях. Теперь нужно решить такие задачи :)
          • Связь пульта с приемником (Можно подключить пульт к компьютеру и через APM Planer посредством 3G управлять самолетом)
          • Передача телеметрии (и тут 3G)
          • Передача видео — этот вопрос остается открытым

          Рассматриваю пока что все варианты… )
          • 0
            А как Вы планируете наращивать мощность? Путем увеличения размера антенны? Тогда каким образом будете ее размещать? Как в старину — путем растяжки от кабины к килю или каким то иным способом?
          • 0
            Еще было бы интересно узнать по поводу оптимизации самой передачи данных. Планируется ли уменьшать размер передаваемых данных. Будет ли использоваться сжатие данных?

            Развернутые ответы не нужны, мне просто любопытно. :)
            • 0
              в ArduPlane используется бинарный протокол MAVLink, в котором данные уже и так компактно упакованы, так что ответ не планируется
              • 0
                Т.е. кроме стандартных данных от ArduPlane не планируется. Спасибо.

                А по наращиванию мощности передатчика, если не секрет, какие идеи?
  • +2
    Осталось скрестить его с Ingress, и можно сидеть дома официально
    • +1
      Если каким-то образом автоматизировать процесс посадки, подзарядки и взлета, можно запустить бота и забыть о нем на неделю :)
      • +1
        Может сделать какую-то катушку токосъемник для ЛЭП, там есть потери из за коронного разряда, может его как-то уловить можно :)
        • 0
          Там катушки приличных размеров нужны насколько я знаю…
    • +1
      Тогда можно будет давать официальную ачивку: «вертолет» :)

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.