本帖最后由 Leonardo 于 2016-8-1 14:35 编辑
相信大多数arduino爱好者想做一个自己的无人机，但很多人都被四元数，卡尔曼滤波，PID等需要花功夫才能搞定的东西难住。。。不想去研究复杂的算法和硬件同时也能用arduino做出自己满意的无人飞行器？那么你就来对地方了！ 现在，我们从零开始！
1，购买航模零件（）/////对航模熟悉的人可跳过此段！
{
机架：我采用的是ATG-700AL-X6，淘宝有卖，玻纤版本的180左右，也有炭纤版本接近400，轴距700mm，轴杆为10×10mm的铝合金材质，支持2212/2216/2814的无刷电机，稳定的kv建议值为880-1000kv（由于刚刚接触航模的人可能不清楚这些数字的意思，我在这里做一个简单解释：2212/221是无刷电机的规格，2212表示线圈外径22毫米，电机高度12毫米，Kv1000表示空载下每增加1V电压转速大约提高1000rpm，够清楚明白吧！）推荐的理由是这款机架在大尺寸6轴是信价比较高的，价格便宜又好用对于初次接触飞行器的人来说当然是首选，再来就是结构简单，扩展非常方便，还有就是我觉得这个机架还比较帅。。。
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电机：我采用的是郎宇2216 880kv无刷电机，淘宝有卖，109元/个，小贵 ，cnc做工精细，动静平衡好，稳定，如果需要购买这款电机建议不要买太便宜的，因为郎宇电机假货多，电机非常重要，所以不要再重要部件上太省，如果感觉此款电机太贵可以选择：新西达2212 1000kv的电机，好处就是便宜，坏处是震动大，淘宝30块钱拿下，还是很不错的，新手首选，摔坏了也不心疼，自己动手焊接头，电机就不多说了，下面说说电调。 //////////////////////////////////////////////// 电调：电调我的选择是 好盈 天行者系列 SkyWalker 40A。电调就是电子调速器，简单说就是把直流电变成交流电，然后用PWM信号控制电机转速 ，电调都是可以用arduino舵机库使用的，非常方便，函数赋值的角度越大，电机转速越快，但是行程不是0-180，有问题？别急，下文会细说。这个电调淘宝55元/个，同样几轴就需要几个，一个电机配一个电调，至于电流大小要根据电机来看，这类电机配30A的也可以不过价格差距太小了选个40A的保守点嘛。品牌也可以选择新西达电调，便宜。。。也能用。 /////////////////////////////////////////////////// 桨：桨我选择的是ATG 1147，这款桨价格合理，平衡很好，配合郎宇2216 880kv是黄金组合，1147的意思是桨长度11英寸（1英寸=2.54cm），47是螺旋桨的螺距，重要的是桨的长度是不能随便选的，记住：越长的桨就要配kv值越低的电机，然而桨越大，推力也越大，也相对越省电，力效就高，880kv一般最好的组合就是11英寸合理，1000kv就是配10寸的合理，如果你是做固定翼飞机的，（固定翼就是飞机翅膀是不转的，我们座的航班就是固定翼，直升机就是旋翼）那么kv值就要很高甚至是两千多kv的才行了，这个我也没玩过就不说了，这里主要说多旋翼无人机。 ////////////////////////////////////////////////////// 电池：电池的重要程度甚至高于电机，很多炸机（就是飞机掉下来摔了）的就是因为电池的原因，如果是4轴选容量2200mah-4000mah比较合适，6轴的话建议5300mah以上，4轴2200mah电池一般能飞6-7分钟，但这个仅供参考，航模电池上写有20C ，30C，40c。。。。如果我没记错的话，这个是电池的放电能力的表现，比如你的电池是5000mah，30c的，那么你电池的最大放电能力就是5000×30=150000ma=150A，一般来说无人机30C的电池是标配，还有个数字是1s 2s 3s 6s 等等， 这个意思是你的锂电池电芯数量，一个电芯电压大约是3.7v，那么3s的电池3×3.7v=11.1v的电压，6s的电池就是6×3.7v=22.2v，以此类推，电池的电压要看参考电机电调来买，这里我用的电池是30C 3s的锂电，因为电机是11v的，容量的话根据自己需要的飞行时间和飞机载重来买。品牌推荐ACE（格氏电池），5300mah，3s的价格 400元左右，名牌，用的人也多，淘宝有旗舰店可放心购买，另外便宜点的狮子电池也不错，淘宝也有。 /////////////////////////////////////////////////////////// 飞控：这个东西是飞机的控制核心，平衡全靠它，品种繁多，有开源飞控:kk，APM，MWC，pix,等等，商业飞控：比较出名的有大疆的naza ，A2。零度智控的双子星等，飞控一般价格越高的越稳，价格最低的70元左右，贵的上万也有。在这里我用qq飞控，qq飞控是闭源飞控，有自稳功，价格不超过100，淘宝也有，最多支持六轴，不用调参，简单易用。
（我也非常奇怪为什么qq飞控的背后有个foobar2000的logo。。。） //////////////////////////////////////////////////////// 遥控器：我采用的是信价比较高的天地飞7，行货450左右，7个通道，配一个接收机，遥控距离500m，如果需要更远的遥控可以买增距器，或者叫遥控信号增益器，可以将遥控距离增加到几公里甚至更远，然后最好买模拟器（电脑上模拟开飞机的一套系统包括硬件和软件），否则很难在第一次操控好无人机，比较自信的或者玩过航模的也可以不用模拟器。遥控器品种繁多，也有较好的futaba遥控器，价格3000+，新手建议天地飞6或天地飞7，天地飞6不带显示屏，淘宝很多。 } ////////////////////////////////////////////////////////////// 几个基本的东西都说完了，其他小配件就不在这里多讲了，接下来我们一起造飞机{:soso_e130:} ////////////////////////////////////////////////////// 2,开始造飞机 { 我看帖子都比较喜欢看图，所以咱们上图讲！ 第一步，将准备好的硅胶电线取合适的长度穿进机架的轴杆，这里用的为16AWG的电线，其实18AWG就够了（这个东数值越小那么电线就越粗，承载能力就越强，一般干线用12AWG-14AWG粗一点的，电机的分线用18AWG-16AWG的也就合适） 每根轴杆里面有三根电线用想香蕉头焊接好，然后用热缩管包好 部好电线后就可以开始安装电机了 电机安装好后开始焊接电线另一头 用香蕉头公头焊好方便连接电调，在用电池粘把电调粘在机架中心板上 效果已经出来了 电机的位置，电机的出线处刚好是进入轴杆内部的，和事先预留在管内的电线连接 电机很漂亮 现在开始焊接电调，因6个电调的输入端都是并联，可以使用电调板焊接，最后汇总干线直接接电池！ 按照正负焊接好电调，这里一定要注意正负，否则后果很严重 好了，大功告成 装上QQ飞控，M1-M6电机分别按照说明书位置和6个电调连接，（注意在此之前需要做油门行程校准，此步骤这里不做详细解答，电调说明书上有确切的步骤，需要强调的是，电调油门行程校准不是在连接飞控后进行的，意思就是说直接将接收机的油门通道连接电调进行油门行程校准！） 此步骤全部完成后进行飞控的中心点校准，和遥控器行程校准，在这里不做详细解答，最后试飞！，也就是说在用arduino扩展之前需要飞机能飞！ 到这里你应该能明白，飞控和接收机的电源是电调的控制线输出的，电调的电源来自电池，这里就有一个问题，电调输出的电压是多少？这个在电调上会写出，一般是5v，刚好也是arduino的输出电压，这套系统的全称叫做BEC，全程为battey elimination circuit 中文翻译成免电池电路 在电调里设置了一个电路模块，将11V电池输出的电压转换到5V给接收机和舵机飞控等电子设备使用（当然电机还是用11V供电的）这样就省去了那个5V电池这就是BEC（免电池电路）名称的由来。 } 此时此刻，飞机已经可以玩了，那么我们就开始上主角Arduino！ 这里我采用的是Mega2560，别急，我们先不谈扩展，我们先让arduino融入到无人机的控制系统中去，特洛伊木马也是先潜入再动手脚的嘛，这里的Arduino就是个特洛伊木马{:soso_e113:} 那么接线怎么接，我慢慢给大家说清楚，首选在接收机的任意一个空置插口引出一个vcc和GND，直接连接arduino 5v 和GND，这时你的arduino就和飞机连成了一套系统，可以共同工作了，接下来把接收机供给飞控的四根信号线从飞控上卸下，连接在arduino上的任意数字端口，我连接的是22，24，26，28，而这四根线的作用分别是AIL副翼，ELE升降，THR油门，RUD方向，这是干嘛用的呢，其实这些词都是固定翼飞机的，那么在多旋翼无人机上的意思是什么呢，很简单，AIL副翼信号就是控制飞机在水平面俯仰的，也就是说当飞机俯下去的时候，飞机会产生一个向前的分解力，就会向前飞，向后仰的时候会分解一个向后的力飞机向后飞。同样这个ELE升降其实不是真正控制无人机升降的，是和副翼一样，不过是向左倾斜和向右倾斜而已，飞机就向左向右飞。而这个THR油门，其实是控制飞机起飞和下降的，油门大飞机就直升，油门小了就将下来了。RUD方向是控制飞机水平转动的，左转右转，飞机的方向改变，但位置不会变。把这几个接口接上arduino后，我们开始用arduino来看看这个信号的奥秘，其实它就是PWM信号，不信你直接接一个舵机去试试，舵机会随着遥控的控制而转动，那么怎么读取这个PWM信号呢，我们从源代码开始讲！上源代码{:soso_e112:} #include<Servo.h>; #define AIL1 22 //AIL fuyi #define ELE2 24 //ELE shengjiang #define THR3 26 //THR youmen #define RUD4 28 //RUD fangxiang #define LED 13 unsigned long INAIL; unsigned long INELE; unsigned long INTHR; unsigned long INRUD; int OUTAIL; int OUTELE; int OUTTHR; int OUTRUD; Servo AIL; Servo ELE; Servo THR; Servo RUD;
void setup() { pinMode(AIL1,0); pinMode(ELE2,0); pinMode(THR3,0); pinMode(RUD4,0); pinMode(LED,1);
AIL.attach(4); ELE.attach(5); THR.attach(6); RUD.attach(7);
Serial.begin(9600); } void loop() { digitalWrite(LED,1); INAIL = pulseIn(AIL1, 1); INELE = pulseIn(ELE2, 1); INTHR = pulseIn(THR3, 1); INRUD = pulseIn(RUD4, 1);
OUTAIL = map(INAIL,1010,2007,47,144); OUTELE = map(INELE,1010,2007,47,144); OUTTHR = map(INTHR,1010,2007,47,144); OUTRUD = map(INRUD,1010,2007,47,144); AIL.write(OUTAIL); ELE.write(OUTELE); THR.write(OUTTHR); RUD.write(OUTRUD);
int dianya = analogRead(A0); float wendu = dianya * (5.0 / 1023.0*100); Serial.print("AIL="); Serial.print(INAIL); Serial.print(" ELE="); Serial.print(INELE); Serial.print(" THR="); Serial.print(INTHR); Serial.print(" RUD="); Serial.print(INRUD); Serial.print(" wendu="); Serial.println(wendu);
digitalWrite(LED,0); delay(5);
} 好了，代码非常简单，读取PWM信号的代码我已用红字标出，我用到了 pluseIn（）函数，这个函数可以读取指定端口的电平脉冲时间，没错，那就是PWM的宽度，接下来我用串口输出了这个时间到底是多少我们一起看大屏幕。 此时我的油门处于最低位，我们可以看见THR油门的值在1000左右，先不管其他的值。 紧接着我吧油门推到最高我们看看又是多少 很巧，2000左右，那么区间大约是1000-2000，接着我又试着吧其他的几个摇杆搬动，发现最小值和最大值都是在1000-2000，那么可以说明遥控的行程都是一样的，每个通道发出的PWM信号也是一样的范围，好的，那么我们现在可以把这个PWM信号原封不动的输出到飞控，这样的话arduino就完全融入了这个系统中，那么问题来了，怎么输出PWM呢。。。。呵呵，还记得我在介绍电调的时候说过吗，电调可以直接用arduino 的舵机库的舵机函数来控制，好的，那么请看代码蓝色部分。////////////////////////////// 看完了蓝色部分，有人看出了，OUTTHR = map(INTHR,1010,2007,47,144); 这是个缩放函数，让1010-2007缩放为47-144，这里有人会问，为什么是1010-2007，为什么是47-144，我再来和同学们讲解，刚刚在取样的时候我们发现arduino读取的PWM宽度在1000-2000之间，但是有些值是大于2000的，那么我取了一个更大的区间，来“装”PWM的区间，所以是1000-2007，但是为什么要让舵机输出47-144度呢。这里要用点小技巧，羊毛出在羊身上，没错我们让arduino自己给自己测脉冲时间，我们可以写一个很简单的代码，还记得刚刚那个pluseIn（）函数吗，我们让任意一个端口输出一个90度的舵机角度值，也就是xxxx.write(90); 然后把这个端口接在arduino其他任意一个数字端口上，用pluseIn（）去测这个90度的脉宽是多少，比如90度测出来脉冲时间是1500，大了，我们要找的是1000-2000范围的那个舵机角度，我们再来一个30度，或者170度，就这样把范围越缩越小，最后，我找出了他们之间的关系，47度的舵机输出，用pluseIn（）去测量刚好在1000左右，那么地、低位就找到了，同样高位在144度上 脉冲宽度时间是2000左右，那么接下来代码大家都看懂了吧？{:soso_e100:}，这里的arduino就原封不动的把接收机的信号吃进去了，又吐出来给飞控，至此，arduino已经完全潜入飞机控制系统，那么接下来，没错，试飞！视频连接： http://www.meipai.com/media/232728596 嘿嘿，现在想干嘛不行呢，这种想象空间就交给大家啦！可以看出我写的代码中有一个是测量电调温度的，我们看看图 没错，就是那个小小的LM35D温度传感器。好了，我的飞机目前状态也和此帖保持一样的进度，但是在这里还是要向大家提出几个实验中发现的问题，1：由于用pluseIn（）函数读出接收机的脉冲时间是一个会波动的数，我们可以想一个办法滤波让数值更加稳定。2：在arduino用pluseIn（）函数测试自己输出的舵机角度端口脉冲值的时候，用求斜率的办法得出斜率K1=47/1010=0.0465346534653465.K2=144/2007=0.0717488789237668。K1不等于K2，也就是说他们之间的关系是非线性的，我并不知道这是为什么，希望有知道问题所在的大神求解，未完待续。。。。感兴趣的朋友可以加入QQ群67931507一起讨论
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发表于 2015-1-30 23:21
发表于 2015-1-30 23:48
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