Уже прошло более полугода с того времени, как я со своими друзьями решил самостоятельно разработать и собрать квадрокоптер. Квадрокоптер представляет из себя летающую платформу с четырьмя винтами в углах. Грубо говоря, вертолёт с 4 винтами. Винты приводятся в действие бесколлекторными двигателями постоянного тока. Двигателями управляет бортовой компьютер, который получает данные о текущем положении летательного аппарата с бортовых датчиков.
Вот такая, казалось бы, простая задача отняла у нас уже более полугода, а я даже не могу заверить, что мы выполнили хотя бы половину работы. Теперь подробнее о проблемах, с которыми мы столкнулись при разработке. Может, кто-нибудь тоже надумает делать квадрокоптер дома «на коленке». Проблемы буду излагать в виде противопоставлений вида «как думалось изначально» и «как оказалось на самом деле».
Первый пенкт, с которым у нас возникли проблемы стала рама. Даже не столько проблема, сколько возможность десятка разных реализаций и причём из разных материалов. Отброшено было несколько вариантов с пластиковой, текстолитовой и алюминиевой рамами. Было предложение даже заказать готовую раму, но бюджет не позволял.( О лимитировании бюджета будет чуть позже). Оптимальным по жёсткости и весу конструкции оказалась рама из алюминиевого профиля 10 на 10 мм и квадратного куска стеклотекстолита для печатных плат толщиной 1мм. Вполне можно было бы использовать и алюминиевый уголок, но крепить к нему навесные детали квадрокоптера сложнее.
Вторым большим пунктом и, наверное, наибольшим предметом споров был «мозг» квадрокоптера, а если быть точнее, его главный мозг. Я думал, что управлять квадрокоптером будет что-то вроде простенького AVR микроконтроллера, но когда мы составили список задач, которые хотим выполнять на этом компьютере вариант с микроконтроллером отпал сам собой. Тогда вектор поиска обратился в сторону мощных одноплатных компьютеров вроде Raspberry Pi. На них и линукс поставить можно и организовать передачу видео, а это кстати тоже входит в наши планы. Тут-то впервые и был поднят вопрос о бюджете. Сначала решили скинуться втроём деньгами да и начать клепать его. На когда стало ясно, что в сто долларов ну никак не уложится, решили, что логичнее было бы обратится к нашему университету с предложением своего устройства(скорее даже разработки) взамен на финансирование проекта. Мы рассчитали бюджет по минимуму. Вот что вышло на первую вскидку:
— 500 грн одноплатный компьютер
— 600 грн двигатели
— 320 грн регулаторы оборотов
— 100 грн рама
— 250 грн аккумулятор
Всего получается 1770 грн, что на тот момент составляло 210 долларов. Кто в курсе того, что происходит с долларом поймёт, что сейчас рассчёт уже неактуален. особенно учитывая что батарею за такие деньги уже не взять. Хорошо, хоть успели купить двигатели и главный компьютер ещё по приемлемой цене.
Сразу обращу внимание, что это стоимость готового устройства по компонентам. НЕ УЧИТЫВАЯ стоимость разработки, в которую входят инструменты, сгоревшие детали, поездки и походы по радиорынкам, еда и питьё. Благо делаем мы это в общаге и нас подкармливают, иногда девчёнки, иногда Свят — местный кулинар. К тому же в рассчёт не была взята раличная мелочёвка, которой на текущий момент накопилось прилично: винты, коннекторы, свёрла, цанги, провода, термоусадка, датчики, опосредсвенные микроконтроллеры (ни много, ни мало 30 грн за мегу88). Обиднее всего, конечно, что иногда по неосторожности или даже просто по глупости сгорают силовые транзисторы, которые стоят по 17 грн :(
После того, как с бюджетом мы определилились и декан лично его утвердил, нам выдали часть денег и мы заказали Cubieboard, двигатели и винты. Рассчёт оптимального соотношения мощности двигателей, геометрии винтов и батареи для квадрокоптера мы производили тут. Этот калькулятор тогда ещё был полностью бесплатным.
Пока двигатели шли к нам из Китая встал вопрос о том, как же изготовить регуляторы оборотов для двигателей. Вариант купить сразу отпал из-за более высокой стоимости готового устройства. Если бы мы тогда значили, сколько времени уйдёт на разработку, изготовление и тестирование нашего собственного регулятора, то безоговорочно заказали бы и их из Китая тоже. Но самолюбие взяло верх и мы решили делать их сами.
Сказано — сделано, на первое время попытались сделать простенькую схему из трёх полумостов на полевых транзисторах управляемую Arduino Uno. Крутили бесколлекторный двигатель от жёсткого диска. Но хороших результатов добиться не удалось. Потом после этого схема была дважды изменена, перепаяна, выбрана совершенно другая элементная база и другие алгоритмы управления. Аж до прошлой недели у нас ничего путного не получалось. Сейчас изготовление регулятора оборотов выходит на финишную прямую, нужно отладить алгоритм управления.
А тем временем или даже раньше того мной лично разрабатывался алгоритм передачи данных непосредственно от пульта управления к квадрокоптеру. Решение было нестандартное и, возможно, не очень удачное: я решил использовать wi-fi канал для управления квадрокоптером и обычный ноутбук в качестве пульта управления. Передача данных будет осуществляться с помощью стандартных сокетов linux.
О дальнейшем развитии проекта напишу как только появится чем похвастаться, вроде видео или фото.
Вот такая, казалось бы, простая задача отняла у нас уже более полугода, а я даже не могу заверить, что мы выполнили хотя бы половину работы. Теперь подробнее о проблемах, с которыми мы столкнулись при разработке. Может, кто-нибудь тоже надумает делать квадрокоптер дома «на коленке». Проблемы буду излагать в виде противопоставлений вида «как думалось изначально» и «как оказалось на самом деле».
Первый пенкт, с которым у нас возникли проблемы стала рама. Даже не столько проблема, сколько возможность десятка разных реализаций и причём из разных материалов. Отброшено было несколько вариантов с пластиковой, текстолитовой и алюминиевой рамами. Было предложение даже заказать готовую раму, но бюджет не позволял.( О лимитировании бюджета будет чуть позже). Оптимальным по жёсткости и весу конструкции оказалась рама из алюминиевого профиля 10 на 10 мм и квадратного куска стеклотекстолита для печатных плат толщиной 1мм. Вполне можно было бы использовать и алюминиевый уголок, но крепить к нему навесные детали квадрокоптера сложнее.
Вторым большим пунктом и, наверное, наибольшим предметом споров был «мозг» квадрокоптера, а если быть точнее, его главный мозг. Я думал, что управлять квадрокоптером будет что-то вроде простенького AVR микроконтроллера, но когда мы составили список задач, которые хотим выполнять на этом компьютере вариант с микроконтроллером отпал сам собой. Тогда вектор поиска обратился в сторону мощных одноплатных компьютеров вроде Raspberry Pi. На них и линукс поставить можно и организовать передачу видео, а это кстати тоже входит в наши планы. Тут-то впервые и был поднят вопрос о бюджете. Сначала решили скинуться втроём деньгами да и начать клепать его. На когда стало ясно, что в сто долларов ну никак не уложится, решили, что логичнее было бы обратится к нашему университету с предложением своего устройства(скорее даже разработки) взамен на финансирование проекта. Мы рассчитали бюджет по минимуму. Вот что вышло на первую вскидку:
— 500 грн одноплатный компьютер
— 600 грн двигатели
— 320 грн регулаторы оборотов
— 100 грн рама
— 250 грн аккумулятор
Всего получается 1770 грн, что на тот момент составляло 210 долларов. Кто в курсе того, что происходит с долларом поймёт, что сейчас рассчёт уже неактуален. особенно учитывая что батарею за такие деньги уже не взять. Хорошо, хоть успели купить двигатели и главный компьютер ещё по приемлемой цене.
Сразу обращу внимание, что это стоимость готового устройства по компонентам. НЕ УЧИТЫВАЯ стоимость разработки, в которую входят инструменты, сгоревшие детали, поездки и походы по радиорынкам, еда и питьё. Благо делаем мы это в общаге и нас подкармливают, иногда девчёнки, иногда Свят — местный кулинар. К тому же в рассчёт не была взята раличная мелочёвка, которой на текущий момент накопилось прилично: винты, коннекторы, свёрла, цанги, провода, термоусадка, датчики, опосредсвенные микроконтроллеры (ни много, ни мало 30 грн за мегу88). Обиднее всего, конечно, что иногда по неосторожности или даже просто по глупости сгорают силовые транзисторы, которые стоят по 17 грн :(
После того, как с бюджетом мы определилились и декан лично его утвердил, нам выдали часть денег и мы заказали Cubieboard, двигатели и винты. Рассчёт оптимального соотношения мощности двигателей, геометрии винтов и батареи для квадрокоптера мы производили тут. Этот калькулятор тогда ещё был полностью бесплатным.
Пока двигатели шли к нам из Китая встал вопрос о том, как же изготовить регуляторы оборотов для двигателей. Вариант купить сразу отпал из-за более высокой стоимости готового устройства. Если бы мы тогда значили, сколько времени уйдёт на разработку, изготовление и тестирование нашего собственного регулятора, то безоговорочно заказали бы и их из Китая тоже. Но самолюбие взяло верх и мы решили делать их сами.
Сказано — сделано, на первое время попытались сделать простенькую схему из трёх полумостов на полевых транзисторах управляемую Arduino Uno. Крутили бесколлекторный двигатель от жёсткого диска. Но хороших результатов добиться не удалось. Потом после этого схема была дважды изменена, перепаяна, выбрана совершенно другая элементная база и другие алгоритмы управления. Аж до прошлой недели у нас ничего путного не получалось. Сейчас изготовление регулятора оборотов выходит на финишную прямую, нужно отладить алгоритм управления.
А тем временем или даже раньше того мной лично разрабатывался алгоритм передачи данных непосредственно от пульта управления к квадрокоптеру. Решение было нестандартное и, возможно, не очень удачное: я решил использовать wi-fi канал для управления квадрокоптером и обычный ноутбук в качестве пульта управления. Передача данных будет осуществляться с помощью стандартных сокетов linux.
О дальнейшем развитии проекта напишу как только появится чем похвастаться, вроде видео или фото.