Membangun Perahu Tanpa Pengemudi (ArduPilot Rover): 10 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:53

Proyek Fusion 360 »

Anda tahu apa yang keren? Kendaraan self-driving tanpa awak. Mereka sangat keren bahkan kami (rekan uni saya dan saya) mulai membangunnya sendiri pada tahun 2018. Itu juga mengapa saya menetapkan tahun ini untuk akhirnya menyelesaikannya di waktu luang saya.

Dalam Instructable ini saya ingin berbagi proyek ini dengan Anda dan membuat Anda membangun kendaraan self-driving Anda sendiri. Saya juga membuat sedikit Video YouTube yang menggores permukaan proyek dan memberi Anda ikhtisar singkat tentang semua kecelakaan di sepanjang jalan. Instructable ini adalah panduan yang berhubungan yang menjelaskan bagaimana hal ini benar-benar bekerja.

Untuk siapa Instruksi ini dan bagaimana cara membacanya

Instruksi ini sebenarnya memiliki dua tujuan. Pertama dan terpenting, saya ingin berbagi apa yang telah saya bangun dan pelajari dan membuat kalian tertarik untuk membangun kendaraan self-driving. Tujuan kedua adalah untuk mendokumentasikan proyek dan sebagian besar detailnya sehingga kelompok mahasiswa berikutnya di universitas lama saya, yang mengambil proyek tahu apa yang terjadi.

Jika Anda di sini hanya untuk bersenang-senang, Anda dapat mengabaikan detail seperti daftar parameter dan diagram pengkabelan yang presisi. Saya akan mencoba untuk menjaga langkah-langkah yang sangat umum di awal, sehingga mereka dapat diterapkan ke semua kapal RC ArduPilot dan meletakkan detailnya di akhir.

Proyek ini selesai dalam dua bagian dan Instructable mengikuti struktur yang sama. Saya akan merujuk ke bagian pertama sebagai "otot" karena mencakup semua elektronika daya dan lambung kapal. Lalu saya akan membahas "Otak" yang merupakan kotak kecil di atas kapal, yang berisi pengontrol utama dan semua barang pemancar penerima.

Asal-usul Kenterprise

Baiklah, inilah latar belakang proyek ini, jika Anda belum mendengarnya di video. Proyek ini dimulai pada tahun 2018 ketika saya masih kuliah. Kami berada di penghujung semester 4 menuju semester 5. Di universitas kami, Anda dapat melakukan proyek tim selama sekitar 6 bulan. Anda dapat memilih dari daftar proyek yang disiapkan (peluang bagus untuk nilai bagus) atau memulai proyek Anda sendiri (sepengetahuan saya belum pernah ada yang melakukan ini). Anda juga mendapatkan 12 poin Kredit untuk proyek ini, yang membuatnya bernilai sebanyak tesis sarjana. Kegagalan dengan cara ini benar-benar dapat membuat perbedaan dalam nilai Anda secara keseluruhan.

Saya tentu saja memutuskan untuk memulai sebuah proyek dari awal dan menemukan 4 jiwa malang untuk mengikuti saya dalam perjalanan ini ke dalam api sampah proyek tim. Kami mulai dengan ukuran tim minimum yang dibutuhkan 5 orang tetapi 2 dari kami kemudian pergi. Kami juga diberi € 1500, TAPI kami tidak diizinkan untuk membelanjakannya di salah satu toko web Cina yang indah yang selalu memiliki elektronik terbaru dan terhebat. Sebaliknya, kami terikat pada pemasok elektronik Jerman tua yang baik. Spoiler: Agak tidak mungkin untuk mendapatkan komponen perahu yang bisa mengemudi sendiri dengan cara ini.

Ide Aslinya

Ketika kami memikirkan ide untuk proyek ini, kami berpikir untuk melakukan sesuatu yang berhubungan dengan drone karena drone adalah hal yang paling keren yang pernah ada. Namun drone terbang normal sudah menjadi hal dan kami ingin membangun sesuatu yang lebih baru. Jadi kami memutuskan untuk membuat perahu drone. Kami mendapat ide ini karena danau di dekatnya.

Danau ini mencakup area seluas 12km^2 dan sebagian besar hanya memiliki kedalaman 1,5m. Ini berarti panas di bulan musim panas, sementara air di dalamnya juga lebih sedikit. Anda tahu makhluk hidup apa yang menyukai air hangat: Cyanobacteria, juga disebut sebagai algea biru di Jerman. Di bawah kondisi yang tepat, hal-hal ini dapat berkembang biak dalam waktu singkat dan mencakup area yang luas sambil menghasilkan racun yang dapat membahayakan manusia dan hewan. Tujuan perahu adalah untuk secara teratur menyapu permukaan danau dan mengukur konsentrasi alga. Kemudian data yang dikumpulkan dapat dicetak ke peta panas untuk memahami dalam keadaan apa algea mulai terbentuk dan juga untuk mengeluarkan peringatan waktu nyata kepada penduduk setempat dan wisatawan.

Spoiler lain: Kami tidak pernah bisa membangun rakitan pengukur untuk alga biru dan memasangnya di kapal, karena rakitan seperti itu sangat mahal dan biasanya ditempatkan di rak berukuran 1mx1mx2m di kapal, yang merupakan ukuran yang tidak praktis untuk panjang 1m. kapal. Fokus barunya adalah membuat peta kedalaman danau secara otomatis dan murah untuk memungkinkan ahli biologi lokal melihat bagaimana dasar danau berubah dari waktu ke waktu. Saat ini pemindaian sangat mahal karena tenaga kerja manual yang diperlukan.

Spiral ke Bawah

Kembali ke cerita. Dalam dua bulan pertama mengumpulkan pengetahuan latar belakang dan perencanaan, kami mempertimbangkan apa yang dibutuhkan kapal seperti itu: Lambung, kereta penggerak listrik, kemampuan mengemudi sendiri, kemampuan kontrol internet, …. Saat itulah saya memutuskan bahwa kami harus membangun hampir semuanya sendiri dengan fokus pada mengemudi secara otonom. Ini adalah ide yang buruk, ide yang hampir pasti gagal dan coba tebak apa yang terjadi? Tepatnya, 6 bulan kemudian kami telah mencurahkan waktu dan keringat kami ke dalam perahu RC besar, Kenterprise (Infografis pada gambar 4). Dalam perjalanan kami berjuang dengan uang yang terbatas, tidak ada elektronik yang tersedia dan manajemen tim yang buruk, yang menjadi tanggung jawab saya.

Jadi begitulah, Kenterprise, kendaraan pengukur otonom yang tidak otonom atau mengukur apa pun. Tidak banyak yang sukses seperti yang Anda lihat. Kami mendapat panggangan selama presentasi terakhir kami. Untungnya profesor kami mengakui pekerjaan kami yang didengar dan masih memberi kami nilai ok, lebih buruk daripada grup proyek lainnya dalam beberapa tahun terakhir tapi ok.

Peningkatan 2020

Saya akan mempertimbangkan untuk menyebut proyek siswa ini sebagai api tempat sampah mutlak, tetapi seperti kata pepatah lama: "bekas luka api tempat sampah membuat Anda lebih kuat". Pengalaman ini sangat membantu saya untuk menskalakan tujuan saya dengan tepat dan tetap fokus dalam semua proyek saya berikutnya. Saya juga masih menyukai gagasan kendaraan tak berawak yang dapat membantu ahli biologi melakukan survei danau dan daya tarik umum untuk membangun perahu yang dapat mengemudi sendiri. Itulah mengapa sekarang, satu tahun kemudian, saya ingin menyelesaikannya menggunakan pengetahuan drone FPV yang baru saya peroleh, Proyek Open Source ArduPilot yang indah, dan kekuatan situs elektronik murah.

Tujuannya bukan untuk mengubahnya menjadi perahu pengukur yang lengkap, tetapi untuk membuat semua sistem berjalan dan memasang autopilot. Itu tidak harus sempurna. Saya hanya ingin melihat perahu ini mengemudi sendiri sebagai bukti konsep.

Saya kemudian akan meneruskan kapal otonom WORKING ke universitas untuk proyek-proyek masa depan seperti pemetaan dasar laut. Ngomong-ngomong, saya tidak sendirian. Teman saya Ammar, yang juga berada di grup proyek pada tahun 2018 membantu saya menguji perahu.

Tanpa basa-basi lagi, mari kita masuk ke dalamnya

Langkah 1: Otot: Lambung

Lambung adalah bagian terbesar dari kapal. Bukan hanya karena dimensinya yang besar (100cm*80cm), tetapi juga karena butuh banyak waktu untuk membangun struktur khusus ini. Jika saya akan melakukannya lagi, saya pasti akan memilih bagian rak. Sebuah kapal RC off the shelf sayangnya tidak sesuai untuk kami, karena kapal-kapal tersebut memiliki kapasitas muatan yang sangat terbatas. Sesuatu seperti bodyboard atau papan selancar atau hanya beberapa Pipa PVC dari toko perangkat keras akan menjadi solusi yang jauh lebih sederhana yang hanya dapat saya rekomendasikan.

Bagaimanapun, lambung kami dimulai dengan model 3D di Fusion 360. Saya membuat model yang sangat detail dan melalui beberapa iterasi sebelum kami benar-benar mulai membangunnya. Saya memastikan untuk memberi setiap komponen dalam model bobot yang sesuai dan bahkan memodelkan interiornya. Ini memungkinkan saya untuk mengetahui perkiraan berat kapal sebelum membangunnya. Saya juga melakukan beberapa kalibrasi daya apung dengan memasukkan "garis air", memotong kendaraan dengannya dan menghitung volume yang ada di bawah air. Perahu adalah katamaran karena kendaraan semacam ini menjanjikan stabilitas yang lebih tinggi, daripada perahu dengan lambung tunggal.

Setelah berjam-jam pemodelan, kami mulai menghidupkan kapal dengan memotong bentuk dasar kedua lambung dari pelat polistiren. Mereka kemudian dipotong menjadi bentuk, lubang diisi dan kami melakukan banyak pengamplasan. Jembatan yang menghubungkan kedua lambung ini hanyalah sebuah kotak kayu besar.

Kami menutupi semuanya dengan 3 lapis fiber glass. Langkah ini memakan waktu sekitar 3 minggu dan melibatkan pengamplasan manual berhari-hari untuk mendapatkan permukaan yang cukup halus (0/10 tidak akan merekomendasikan). Setelah itu kami mengecatnya dengan warna kuning yang bagus dan menambahkan nama "Kenterprise". Nama tersebut merupakan kombinasi dari kata Jerman "kentern" yang berarti tenggelam dan Star Trek Spaceship "USS Enterprise". Kami semua berpikir bahwa nama ini sangat cocok untuk monster yang kami buat.

Langkah 2: Otot: Sistem Propulsi

Sebuah perahu tanpa motor atau layar memiliki karakteristik mengemudi sepotong kayu apung. Oleh karena itu kami perlu menambahkan sistem propulsi ke lambung kosong.

Saya ingin memberi Anda spoiler lain: Motor yang kami pilih terlalu bertenaga. Saya akan menjelaskan solusi saat ini dan kekurangannya dan juga mengusulkan sistem propulsi alternatif.

Solusi saat ini

Kami tidak benar-benar tahu berapa banyak daya dorong perahu yang dibutuhkan sehingga kami mendapatkan sendiri dua motor perahu balap ini. Masing-masing dimaksudkan untuk memberi daya pada perahu balap RC sepanjang 1m dan pengontrol kecepatan elektronik (ESC) yang sesuai dapat menghasilkan 90A terus menerus (konsumsi ini akan menghabiskan baterai mobil besar dalam satu jam).

Mereka juga membutuhkan pendingin air. Biasanya Anda cukup menghubungkan ESC dan Motor dengan beberapa pipa, menempatkan saluran masuk di bagian depan perahu dan menempatkan saluran keluar di depan baling-baling. Dengan cara ini baling-baling menarik air danau melalui sistem pendingin. Namun, danau yang dimaksud tidak selalu bersih dan larutan ini dapat menyumbat sistem pendingin dan menyebabkan kegagalan motor saat berada di luar danau. Itu sebabnya kami memutuskan untuk menggunakan loop pendingin internal yang memompa air melalui penukar panas di atas lambung kapal (gambar 3).

Untuk saat ini perahu memiliki dua botol air sebagai reservoir dan tidak ada penukar panas. Reservoir hanya meningkatkan massa termal sehingga motor membutuhkan waktu lebih lama untuk memanas.

Poros motor terhubung ke penyangga melalui dua sambungan universal, poros dan yang disebut tabung buritan, yang dimaksudkan untuk menahan air keluar. Anda dapat melihat tampilan samping rakitan ini pada gambar kedua. Motor dipasang pada sudut dengan dudukan cetak 3D dan alat peraga juga dicetak (karena saya merusak yang lama). Saya cukup terkejut mengetahui bahwa alat peraga ini dapat menahan kekuatan motor. Untuk mendukung kekuatannya, saya membuat bilah setebal 2mm dan mencetaknya dengan pengisi 100%. Merancang dan mencetak alat peraga sebenarnya adalah kesempatan yang cukup keren untuk mencoba berbagai jenis alat peraga dan menemukan yang paling efisien. Saya melampirkan model 3D dari alat peraga saya.

Alternatif yang mungkin

Pengujian menunjukkan bahwa perahu hanya membutuhkan 10-20% dari rentang throttle untuk bergerak perlahan (pada 1m/s). Langsung ke throttle 100% menyebabkan lonjakan arus yang sangat besar, yang sepenuhnya menonaktifkan seluruh kapal. Juga kebutuhan sistem pendingin cukup mengganggu.

Solusi yang lebih baik bisa disebut pendorong. Sebuah pendorong memiliki motor yang terhubung langsung ke baling-baling. Seluruh rakitan kemudian terendam dan karena itu didinginkan. Berikut adalah Tautan ke pendorong kecil dengan ESC yang sesuai. Ini dapat memberikan arus maksimum 30 A, yang tampaknya merupakan ukuran yang lebih tepat. Ini mungkin akan menciptakan lonjakan arus yang jauh lebih kecil dan throttle tidak harus terlalu dibatasi.

Langkah 3: Otot: Kemudi

Propulsi itu keren, tapi perahu juga perlu berputar. Ada banyak cara untuk mencapai itu. Dua solusi yang paling umum adalah Kemudi dan dorong diferensial.

Kemudi sepertinya solusi yang jelas jadi kami melakukannya. Saya membuat model rakitan kemudi di Fusion dan 3D mencetak kemudi, engsel, dan dudukan servo. Untuk servo kami memilih dua servo besar 25kg untuk memastikan bahwa kemudi yang relatif besar mampu menahan gaya hambat air. Kemudian servo diposisikan di dalam lambung dan dihubungkan ke kemudi di luar melalui lubang menggunakan kabel tipis. Saya melampirkan video aksi kemudi. Sangat menyenangkan untuk melihat gerakan perakitan mekanis ini.

Meskipun kemudi tampak hebat, test drive pertama mengungkapkan bahwa radius belok dengan mereka adalah sekitar 10m yang mengerikan. Selanjutnya kemudi cenderung terputus dari servos, membuat perahu tidak dapat mengarahkan. Titik lemah terakhir adalah lubang untuk kabel-kabel itu. Lubang ini sangat dekat dengan air, sehingga terbalik menyebabkannya terendam, sehingga membanjiri bagian dalam lambung.

Alih-alih mencoba memperbaiki masalah itu, saya melepas kemudi bersama-sama, menutup lubang dan mencari solusi dorong diferensial. Dengan daya dorong diferensial, kedua motor berputar ke arah yang berlawanan untuk membuat kendaraan berputar. Karena perahu hampir selebar pendeknya dan motor diposisikan jauh dari pusat, ini memungkinkan untuk berputar di tempat. Ini hanya membutuhkan sedikit pekerjaan konfigurasi (memprogram ESC dan pengontrol utama). Perlu diingat bahwa perahu yang menggunakan daya dorong diferensial akan meluncur berputar-putar jika salah satu motor gagal. Saya mungkin pernah mengalaminya sekali atau dua kali karena masalah lonjakan saat ini yang dijelaskan pada langkah sebelumnya.

Langkah 4: Otot: Baterai

Bagi saya sepertinya Komponen RC, seperti yang digunakan di kapal ini, dapat ditenagai oleh hampir semua hal, mulai dari baterai arloji hingga pembangkit listrik tenaga nuklir. Jelas ini sedikit berlebihan tetapi mereka memiliki rentang tegangan yang cukup lebar. Rentang ini tidak ditulis ke dalam lembar data, setidaknya tidak dalam Volt. Itu tersembunyi di peringkat-S. Peringkat ini menjelaskan berapa banyak sel baterai secara seri yang dapat ditangani. Dalam kebanyakan kasus ini mengacu pada sel Lithium Polymere (LiPo). Mereka memiliki tegangan 4.2V saat terisi penuh dan tegangan sekitar 3V saat kosong.

Motor kapal mengklaim dapat menangani 2s hingga 6s yang diterjemahkan menjadi rentang tegangan 6V hingga 25,2V. Meskipun saya tidak akan selalu mempercayai batas atas, karena beberapa produsen diketahui menempatkan komponen di papan mereka yang hanya dapat menahan tegangan yang lebih rendah.

Ini berarti bahwa ada berbagai macam baterai yang dapat digunakan selama mereka dapat memberikan arus yang dibutuhkan. Dan saya benar-benar melewati beberapa baterai yang berbeda sebelum membuat baterai yang tepat. Berikut adalah ikhtisar singkat dari tiga iterasi baterai yang dilalui kapal (sejauh ini).

1. Paket Baterai Lipo

Ketika kami merencanakan perahu, kami tidak tahu berapa banyak energi yang akan dikonsumsi. Untuk baterai pertama kami memilih untuk membuat paket dari sel Lithium Ion 18650 yang terkenal. Kami menyoldernya menjadi paket 4S 10P menggunakan strip nikel. Paket ini memiliki rentang tegangan 12V hingga 16.8V. Setiap sel memiliki 2200mAh dan dinilai pada tingkat debit maksimum 2C (cukup lemah) jadi 2*2200mA. Karena ada 10 sel secara paralel, ia dapat mengirimkan arus puncak hanya 44A dan memiliki kapasitas 22Ah. Kami juga melengkapi paket dengan papan manajemen baterai (lebih lanjut tentang BMS nanti) yang menangani penyeimbangan muatan dan membatasi arus hingga 20A.

Setelah menguji perahu, ternyata arus maksimum 20A jauh lebih kecil dari konsumsi motor dan BMS terus-menerus memotong daya jika kita tidak berhati-hati dengan trottle stick. Itu sebabnya saya memutuskan untuk menjembatani BMS dan menghubungkan Baterai langsung ke motor untuk mendapatkan 44Amps penuh. Ide buruk!!! Sementara baterai berhasil memberikan sedikit lebih banyak daya, strip nikel, yang menghubungkan sel tidak dapat menanganinya. Salah satu sambungan meleleh dan menyebabkan interior kayu kapal mengeluarkan asap.

Ya, jadi baterai ini tidak terlalu cocok.

2. Baterai Mobil

Untuk bukti konsep 2020 saya, saya memutuskan untuk menggunakan baterai yang lebih besar. Namun, saya tidak ingin mengeluarkan uang ekstra jadi saya menggunakan aki mobil bekas. Baterai mobil tidak dimaksudkan untuk dikosongkan dan diisi ulang sepenuhnya, baterai harus selalu diisi penuh dan hanya digunakan untuk arus pendek untuk menghidupkan mesin. Itulah sebabnya mereka disebut baterai starter. Menggunakannya sebagai baterai untuk kendaraan RC secara signifikan mengurangi masa pakainya. Ada jenis baterai timbal lain yang sering memiliki faktor bentuk yang sama dan dirancang khusus untuk dikosongkan dan diisi ulang beberapa kali yang disebut baterai Deep Cycle.

Saya sangat menyadari kekurangan baterai saya, tetapi saya ingin segera menguji perahu dan baterainya sudah tua. Yah, itu bertahan 3 siklus. Sekarang tegangan turun dari 12V ke 5V setiap kali saya menekan throttle.

3. Paket Baterai LiFePo4

"Tiga kali adalah pesona" adalah apa yang mereka katakan. Karena saya masih tidak ingin menghabiskan uang saya sendiri, saya meminta bantuan universitas saya. Benar saja, mereka memiliki baterai impian saya selama ini. Uni kami ikut serta dalam kompetisi "Formula Student Electic" dan karenanya memiliki mobil balap listrik. Tim balap sebelumnya beralih dari sel LiFePo4 ke 18650 sel LiPo karena lebih ringan. Jadi mereka memiliki simpanan beberapa sel LiFePo4 bekas yang tidak mereka butuhkan lagi.

Sel-sel itu berbeda dari sel LiPo atau LiIon dalam rentang tegangannya. Memiliki tegangan nominal 3.2V dan berkisar dari 2.5V sampai 3.65V. Saya merakit 3 dari sel 60Ah itu menjadi paket 3S. Paket ini bisa mengantarkan arus Peak alias 3C. 180A dan memiliki tegangan maksimal hanya 11V. Saya memutuskan untuk menggunakan tegangan sistem yang lebih rendah untuk mengurangi arus motor. Paket ini akhirnya memungkinkan saya mengemudikan perahu selama lebih dari 5 menit dan menguji kemampuan mengemudi sendiri.

Sepatah kata tentang pengisian baterai dan keamanan

Baterai memusatkan energi. Energi bisa berubah menjadi panas dan jika panas ini berbentuk api baterai, Anda punya masalah. Itulah mengapa Anda harus memperlakukan baterai dengan rasa hormat yang layak dan melengkapinya dengan elektronik yang tepat.

Sel baterai memiliki 3 cara mati.

1. Mengosongkan mereka di bawah peringkat tegangan minimum (kematian dingin)
2. mengisinya di atas tegangan pengenal maksimumnya (dapat menyebabkan pembengkakan, kebakaran, dan ledakan)
3. menggambar terlalu banyak arus atau menyingkatnya (jadi saya benar-benar harus menjelaskan mengapa ini mungkin buruk)

Sistem manajemen baterai mencegah semua hal itu, itulah mengapa Anda harus menggunakannya.

Langkah 5: Otot: Pengkabelan

Pengkabelan untuk bagian otot ditunjukkan pada gambar pertama. Di bagian bawah kami memiliki baterai yang harus digabungkan dengan sekering yang sesuai (saat ini tidak ada). Saya menambahkan dua kontak eksternal untuk menghubungkan pengisi daya. Sebaiknya ganti dengan konektor XT60 yang tepat.

Kemudian kami memiliki sakelar baterai besar, yang menghubungkan sisa sistem ke baterai. Saklar ini memiliki kunci yang sebenarnya dan izinkan saya memberi tahu Anda, sangat memuaskan untuk memutarnya dan melihat perahu menjadi hidup.

Otak terhubung ke ground baterai sementara ESC dan Servo dipisahkan oleh resistor shunt. Ini memungkinkan arus diukur melalui koneksi oranye kecil karena menyebabkan penurunan tegangan kecil pada resistor shunt. Sisa kabel hanya merah menjadi merah dan hitam menjadi hitam. Karena servos tidak benar-benar digunakan lagi, mereka dapat diabaikan begitu saja. Pompa pendingin adalah satu-satunya komponen kapal yang membutuhkan tepat 12V dan tampaknya tidak berfungsi dengan baik jika tegangannya lebih tinggi atau lebih rendah dari itu. Oleh karena itu mereka membutuhkan Regulator jika tegangan baterai di atas 12V atau konverter step up jika di bawah itu.

Dengan kemudi kemudi kedua kabel sinyal ESC akan menuju ke saluran yang sama di otak. Namun perahu sekarang menggunakan dorong diferensial alias. skid steering, sehingga setiap ESC perlu memiliki saluran terpisah sendiri dan servos tidak diperlukan sama sekali.

Langkah 6: Otak: Komponen

Otak adalah kotak besar yang penuh dengan elektronik yang menarik. Banyak yang dapat ditemukan di drone balap FPV, dan beberapa di antaranya benar-benar diambil dari drone saya sendiri. Gambar pertama menunjukkan semua modul elektronik. Mereka ditumpuk dengan rapi di atas satu sama lain menggunakan standoff PCB kuningan. Itu dimungkinkan karena komponen FPV datang dalam faktor bentuk khusus yang disebut sebagai situs tumpukan. Dari bawah ke atas tumpukan kami berisi yang berikut:

Dewan Distribusi Tenaga Listrik (PDB)

Benda ini melakukan apa yang tersirat dari namanya dan mendistribusikan kekuatan. Dua kabel dari baterai masuk dan menawarkan beberapa bantalan solder untuk menghubungkan modul yang berbeda ke baterai. PDB ini juga menawarkan regulator 12V dan 5V.

Pengendali Penerbangan (FC)

Pengontrol penerbangan menjalankan Firmware ArduPilot Rover. Ia melakukan berbagai hal. Ini mengontrol pengontrol motor melalui beberapa Output PWM, memonitor tegangan dan arus baterai, menghubungkan ke berbagai sensor dan perangkat input dan output dan juga dilengkapi giroskop. Bisa dibilang modul kecil ini adalah otak yang sebenarnya.

Penerima RC

Penerima terhubung ke remote control. Dalam kasus saya ini adalah remote FlySky untuk pesawat RC yang memiliki sepuluh saluran dan bahkan membangun komunikasi dua arah sehingga remote juga dapat menerima sinyal dari penerima. Sinyal keluarannya langsung ke FC melalui satu kabel menggunakan protokol I-bus yang disebut.

Pemancar Video (VTX)

Kotak otak memiliki kamera analog kecil. Sinyal video kamera diteruskan ke FC yang menambahkan tampilan pada layar (OSD) ke aliran video, yang berisi informasi seperti tegangan baterai. Kemudian diteruskan ke VTX yang mentransmisikannya ke penerima khusus 5.8GHz di ujung yang lain. Bagian ini tidak terlalu diperlukan tetapi keren untuk dapat melihat apa yang dilihat kapal.

Di atas kotak adalah sekelompok antena. Satu dari VTX, dua dari RC Receiver. Dua antena lainnya adalah komponen berikut.

Modul Telemetri

Antena 433MHz milik modul telemetri. Pemancar kecil ini adalah perangkat input/output yang menghubungkan pengontrol penerbangan ke stasiun bumi (laptop dengan dongle USB 433MHz). Koneksi ini memungkinkan operator untuk mengubah parameter dari jarak jauh dan mendapatkan data dari sensor internal dan eksternal. Tautan ini juga dapat digunakan untuk mengontrol kapal dari jarak jauh.

GPS dan Kompas

Benda bulat besar di atas kapal sebenarnya bukan antena. Yah itu semacam itu tetapi juga seluruh modul GPS dan modul kompas. Inilah yang memungkinkan perahu mengetahui posisi, kecepatan, dan orientasinya.

Berkat pertumbuhan pasar drone, ada berbagai macam komponen yang dapat dipilih untuk setiap modul. Kemungkinan besar Anda ingin beralih adalah FC. Jika Anda ingin menghubungkan lebih banyak sensor dan membutuhkan lebih banyak input, ada berbagai opsi perangkat keras yang lebih kuat. Berikut adalah daftar semua FC yang didukung ArduPilot, bahkan ada raspberry pi di sana.

Dan berikut adalah daftar kecil dari komponen yang tepat yang saya gunakan:

• FC: Omnibus F4 V3S Aliexpress
• Penerima RC: Flysky FS-X8B Aliexpress
• Set Pemancar Telemetri: 433MHz 500mW Aliexpress
• VTX: VT5803 Aliexpress
• GPS dan Kompas: M8N Aliexpress
• Kandang: 200x200x100 mm IP67 Aliexpress
• Pengendali Jarak Jauh: FLYSKY FS-i6X Aliexpress
• Penerima Video: Skydroid 5, 8 Ghz Aliexpress

Langkah 7: Otak: Pengkabelan

Otak mendapatkan tegangan operasinya langsung dari baterai. Ini juga mendapat tegangan analog dari shunt saat ini dan mengeluarkan sinyal kontrol untuk kedua motor. Itulah koneksi eksternal yang dapat diakses dari luar kotak otak.

Bagian dalam terlihat jauh lebih berbelit-belit. Itu sebabnya saya membuat diagram pengkabelan kecil di gambar pertama. Ini menunjukkan hubungan antara semua komponen berbeda yang saya jelaskan di langkah sebelumnya. Saya juga membuat beberapa kabel ekstensi untuk saluran keluaran PWM dan port USB dan mengarahkannya ke bagian belakang enklosur (lihat gambar 3).

Untuk memasang tumpukan ke kotak saya menggunakan pelat dasar cetak 3D. Karena komponen (terutama VTX) menghasilkan panas, saya juga memasang kipas 40mm dengan adaptor cetak 3D lainnya. Saya menambahkan 4 potongan plastik hitam ke tepinya untuk memasang kotak ke perahu tanpa perlu membuka tutupnya. File STL untuk semua bagian yang dicetak 3D dilampirkan. Saya menggunakan epoksi dan lem panas untuk merekatkan semuanya.

Langkah 8: Otak: Pengaturan ArduPilot

Ardupilot Wiki menjelaskan cara mengatur rover dengan sangat rinci. Berikut adalah dokumentasi Rover. Saya hanya akan menggores permukaan di sini. Pada dasarnya ada langkah-langkah berikut untuk mengaktifkan dan menjalankan ArduPilot Rover setelah semuanya terhubung dengan benar:

1. Flash ArduPilot Firmware ke FC (Tipp: Anda dapat menggunakan Betaflight, perangkat lunak drone FPV umum, untuk itu)
2. Instal perangkat lunak Stasiun Bumi seperti Mission Planner dan sambungkan papan (lihat UI perencana misi pada gambar 1)

3. Lakukan pengaturan perangkat keras dasar

   • kalibrasi gyro dan kompas
   • mengkalibrasi remote control
   • mengatur saluran keluaran

4. Lakukan penyiapan yang lebih lanjut dengan menelusuri daftar parameter (gambar 2)

   • sensor tegangan dan arus
   • pemetaan saluran
   • LED
5. Lakukan test drive dan setel parameter untuk throttle dan kemudi (gambar 3)

Dan boom, Anda punya rover yang bisa mengemudi sendiri. Tentu saja semua langkah dan pengaturan tersebut membutuhkan waktu dan hal-hal seperti mengkalibrasi kompas bisa sangat membosankan tetapi dengan bantuan dokumen, forum ArduPilot, dan tutorial YouTube akhirnya Anda bisa sampai di sana.

ArduPilot memberi Anda taman bermain yang canggih dengan ratusan parameter yang dapat Anda gunakan untuk membuat hampir semua kendaraan self-driving yang dapat Anda pikirkan. Dan jika Anda kehilangan sesuatu, Anda dapat terlibat dengan komunitas untuk membangunnya karena proyek hebat ini adalah open source. Saya hanya dapat mendorong Anda untuk mencobanya, karena ini mungkin cara termudah untuk masuk ke dunia kendaraan otonom. Tapi di sini ada sedikit tip pro: Cobalah dengan kendaraan sederhana sebelum membangun perahu RC raksasa.

Berikut adalah sedikit daftar pengaturan Lanjutan yang saya lakukan untuk pengaturan perangkat keras khusus saya:

• Mengubah pemetaan Saluran di RC MAP

  • Nada 2->3
  • Throttle 3->2
• LED I2C RGB yang diaktifkan
• Tipe Rangka = Perahu

• Atur Kemudi Selip

  • Saluran 1 = ThrottleLeft
  • Saluran 2 = ThrottleRight
• Saluran 8 = FlightMode
• Saluran 5 = Mempersenjatai/Melucuti Senjata

• Atur Monitor Arus dan Baterai

  • BATT_MONITOR=4
  • Kemudian reboot. BATT_VOLT_PIN 12
  • BATT_CURR_PIN 11
  • BATT_VOLT_MULT 11.0

Langkah 9: Otak: Pengontrol LED Kustom

Hadiah Pertama dalam Kontes Make it Move 2020