如何用树莓派 四旋翼飞行器制作数字信号图传的3D-FPV飞行器

【图文】树莓派使用mjpg-streamer获取usb摄像头视频_百度文库
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树莓派使用mjpg-streamer获取usb摄像头视频
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超酷老爸为孩子用树莓派和arduino制作模拟“火箭控制台”
最近由于我的大儿子要上学,需要一个桌子做作业。于是萌生了一个做一个不仅仅有几条腿的超炫酷的桌子。同时发现,这个桌子还能在完成作业后给孩子们带来更多的乐趣。由于我和孩子们这个暑假在肯尼迪航空中心的“太空之旅”印象非常深刻,我决定围绕NASA主题开始制作。根据对阿波罗计划和NASA控制中心的研究,我对这个控制台做了大致设计。之所以说“大致”是因为,实际的火箭控制台更多的功能是监视而非控制,并且没有小孩子所喜欢的火箭飕飕的声音。为了给两个孩子在一起玩“太空”时能有更多的玩法与音效,设计的这个桌子更加偏向于一个“太空主题”的游戏控制台而不是一个逼真的模拟器。
下面的视频可以看到这个太空船的大部分功能,但是你想了解一些具体的制作细节,请继续向下看。
这个桌子在我儿子复式床(也是我制作的)的下面,并且只有作业完成后才会打开。
当游戏时间开始后,把盖子先开就能露出火箭控制台:
如同我在视频中提到的一样,我首先在盖子的下面喷了一层磁粉,然后世界地图铺在上面,这样磁铁制作的宇宙飞船就可以在地图上移动来代表宇宙飞船在太空中的位置。如果有机会,我会添加一些代表天气的磁铁以表示避免降落的天气。
控制台的程序我放在了Github上,需要与树莓派两者共同合作运行。使用了四个IO扩展芯片(MCP23017)读取开关和按钮的状态。当开关(按钮开关,船型开关,或者是拨动开关)改变状态(开至关或者关至开),会通过串口通信(USB数据线)告诉树莓派。然后树莓派播放一段声音或者开始一系列的事件,如果需要,还会给发送控制LED的命令。用了LED点阵驱动(HT16K33)控制所有的LED。这可以控制640个独立的LED,听起来数字非常巨大,但是要知道,数码管的每个数字都有8个LED,LED灯条有24个LED(每个像素有红、黄、绿三个LED,并能显示三色)。电位器的数值通过的模拟输入读取。
EECOM面板包括四个电位器,每个分别对应一个12位LED灯条。旋转旋钮调节灯条中段位点亮的数量。所有段位变化的颜色表示旋钮值大小的程度。如果旋钮的数值调节到中间四个表示安全的段位中,所有的电量的段位就会是绿色。如果旋钮数值稍高或稍低,就会显示黄色。如果数值过高或过低,就会显示红色。
CAPCOM面板有耳机的接口和电量控制钮。当然,也有一个标为“PPT”的“按下通话”的“呼叫”按钮。当按钮按下后,它上面的LED就会电量然后播放NASA通话开始声( intro Quindar Tone)。松开后,LED灭掉,然后播放NASA通话结束声( outro Quindar Tone)。
“C&WS”是报警系统。据我所知,这是阿波罗飞船中所没有的,但是由于它的可玩性我把它添加了进来。当系统需给机组人员发送提醒或警告时,警报声响起,主警报按钮灯点亮,然后控制板相应的状态指示灯点亮。按下主报警按钮会停止噪音并且关闭按钮上的灯,然后状态面板会显示引起警报的原因。“LAMP”可以对灯进行测试,它能将所有的状态灯全部点亮来检查是否有烧毁。我用“C&WS”面板上的其他开关作为模拟闪电的秘密触发器。阿波罗12号宇宙飞船在升空后不久就被闪电击中,击毁信号控制系统的电源,导致控制中心的遥控数据发生故障。EECOM John Aaron指出了这个问题并指示机组人员切换到“SCE to Aux”,即可将信号控制系统切换到备用电源。就这样,Apollo 12号宇宙飞船的这个问题解决了。
我将助推器(BOOSTER)控制板做成了产生火箭噪音的声卡。为了更加有趣点,我给每个按钮添加了一个计数功能,这样触发系统过载的警报。比如说,状态面板有三个可能的SPS警报,然后按下助推器(BOOSTER)控制板的SPS按钮足够多的次数就会将三个LED点亮。当助推器(BOOSTER)的任一按钮按下后,绿色推力(THRUST)状态灯就会亮起来。
我最喜欢的开关就是这种带有安全保护盖的开关。在拨动开关前首先将安全盖打开,这极大的降低了触碰的风险。经研究发现,阿波罗飞船的烟火系统用的全是这种覆盖开关。这套烟火系统使用炸药来执行某些操作,比如将舱口的降落伞弹开,引爆用来固定航天器不同模块的爆炸螺栓。而这些系统又是一次性的,不能重新复位,所以防止误触是非常重要的。
INCO面板有四个变阻器和两个LED灯条,不过灯条是非连续的也没有找到可以替换的。有趣的是,电阻器有很多玩法,比如,滑动变阻器可以上下滑动。我设计整个控制面板可以方便的从桌子里滑进滑出,这样,添加几个灯条也不会非常困难。
大部分音效都可以从freesound.org找到。有些音效,比如降落伞,可以用声音编辑器进行合成。对于一些真实事件中的声音,我幸运的在阿波罗11号的飞行日志中找到了。我将它剪辑出来,将NASA各种真实地音效组合在一起作为现在控制台的主要音效。随着孩子的成长而不仅仅是随机的敲一些按钮,而是更加合理的玩游戏。这个面板会帮助他们一步一步的完成任务。在初次使用这个控制台的十分钟内,孩子们学会了哪些按钮可以让玩具火箭和航天飞机绕着屋子飞行。
自从我们游览过肯尼迪航天中心后,孩子们就会经常喜欢一起玩“太空”游戏,开始发射倒计时,将飞船举过头顶四处奔跑。现在,有了这个家庭作业桌子和控制台,孩子们的创造性发挥可以有了更大的空间。 而这一切就是一张可以做作业的桌子。
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极客DIY:使用树莓派制作一架四轴无人机
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,发现 31 个不明物体
如果你想DIY一台属于自己的无人机,那么接下来可以阅读这篇文章,阅读完毕之后也许对你会有启发。
这个项目主要用到的零件主要来自(一个使用Linux系统的开源四轴飞行器项目)。本文的作者并不为这家公司工作,如果对该场景感兴趣也可以关注以树莓派相关联的基础项目,例如以及
。另外在一些相关网站上也更多的教程可以观看。在今年 Robotics是向爱好者提供了相对廉价而又易上手的一次机会,可以在芯片上烧录程序同时可以不断添加新硬件,这一切可以看做得益于树莓派以及其它的一些微控制器。当然网上的信息以及资料也起到了很大的作用。
Erle Robotics,这是一个使用Linux系统的开源四轴飞行器项目。他们的口号是:“Building the next generation of educational drones”。作者也在之前的提到了这个问题,并且该项目提供了相对廉价的部件,为DIY树莓派提供了帮助。
Erle Robotics PXFmini
Raspberry Pi Zero(树莓派零)
HobbyKing Spec FPV250
Erle Robotics PXFmini 电源模块
应用程序/在线
APM flight stack
基于Debian的Linux系统
接下来将会演示如何在 Raspberry Pi Zero基础上组装一个Linux系统的无人机,值得注意的是成本不到200美刀。无人机系统采用实时性能优良的Linux 内核,基于Debian系统。无人机的&PXFmini飞控系统电路板采用的APM飞控程序,当然来自 Erle Robotics项目。
步骤1:组装无人机套件
时间:30分钟
准备好零件之后就开始组装它们吧,可以参考上面的图片准备零件。
首先将黑色的无人机框架和马达组装一起,然后利用胶带将调速控制器和马达绑在一起。
然后将电源部件以及地面无人机控制台部件连接调速控制器,并最终将其连接在电源部件上,并将这些部件固定在黑色的无人机框架上。
如果想要将电源部件连接到电源,这里需要注意几点,如果想要快速的利用连接器和电源部件和电源连接在一起,一定要小心短路。还可以将电源模块另一端去掉,再焊接电池以及连接器,
这样做我们可以轻易通断无人机电池与电源部件了。
最后利用尼龙搭扣将电池以及电源部件安装在无人机下面。
步骤2:准备无人机飞控部分
时间:30分钟
&PXFmini飞控系统电路板与 Raspberry Pi Zero连接,下图为参考。
Raspberry Pi Zero以及 PXFmini上面需要选择对应的软件来进行控制。该程序需要能给无人机提供一些所需要用到的功能服务,例如无人机的启动服务功能。
如果你购买了 Erle Robotics的PXFmini板,那么就可以Debian的图像文件系统,你可以利用PXFmini转存图像,然后用SD卡将文件取出。
步骤3:安装飞控部分
时间:5分钟
安装飞控部分(Raspberry Pi Zero + PXFmini),在无人机上需要将JST GH线连接电源模块以及PXFmini。这样做就可以将电力供应到飞控部分了。
而接下来你安装 飞控中的PWM调制器,将你的ESC线连接到ESC 1(同时连接到一号马达),之后连接到 PWM 通道1上,接下来采用同样的方法ESC 2连接到PWM 2 上。
步骤4:安装螺旋桨让它飞起来!
时间:15分钟
其中两个螺旋桨顺时针转动(标有“R”)以及另外两个是逆时针旋转的。把顺时针螺旋桨连接马达3和4,逆时针旋转螺旋桨连接马达1和2。这是一个非常重要的步骤,因为这样做可以保证接下的安装是正确的。
现在你需要决定如何控制你的无人机。,这一点非常的重要。
WiFi +手柄:创建自己的WiFi网络与USB适配器(Erle Robotics图像支持默认情况下),通过地面控制站控制无人机。
WiFi + ROS:是一个不错的选择。你可以;利用这个系统来建立可视化飞行模式和控制无人机。可以参考这个视频:
RC:你需要购买一个有RC接口的PPM-Sum接收机,并将它接入飞控模块中(PPM-SUM输入通道)。
视频观看:
*参考来源:,FB小编亲爱的兔子编译,转载请注明来自FreeBuf黑客与极客()
205篇文章等级:8级
前进的兔子君。
我是只会做题的大牛
我过年给我儿子tb买的168的遥控飞机,外观比你这炫,价格比你低。加钱还可以安装拍照模块。不能理解你这种就是要花钱多,就是要用树莓派做,就是要让自己麻烦的,DIY的心理!再喷一句:你这飞机丑爆了!
某宝才卖一百五
可以买回来
拆了再组装
四旋翼飞行器的机翼(指机身到螺旋桨的连接部分)如果能做成即插即用就好了。不喜欢作为整体的机身。
@亲爱的兔子Thank you for sharing our technology.
There seems some good comments and questions but Google Translate is not strong enough!
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Best regardsErle Robotics
@ 我是只会做题的大牛
这就是geek精神,你不会明白的。
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前进的兔子君。
分享每日精选文章如果你想DIY一台属于自己的无人机,那么接下来可以阅读这篇,阅读完毕之后也许对你会有启发。
这个主要用到的零件主要来自 Erle Robotics (一个使用系统的开源四轴飞行器项目)。本文的作者并不为这家公司工作,如果对该场景感兴趣也可以关注以树莓派相关联的基础项目,例如 Dexter Industries 以及 PiBOT 。另外在一些相关上也更多的教程可以观看。在今年 Robotics是向提供了相对廉价而又易上手的一次机会,可以在芯片上烧录同时可以不断添加新硬件,这一切可以看做得益于树莓派以及其它的一些微控制器。当然网上的信息以及资料也起到了很大的作用。
Erle Robotics,这是一个使用Linux系统的开源四轴飞行器项目。他们的口号是:“Building the next generation of educational drones”。作者也在之前的 一篇文章 提到了这个问题,并且该项目提供了相对廉价的部件,为DIY树莓派提供了帮助。
Erle Robotics PXFmini
Raspberry Pi Zero(树莓派零)
HobbyKing Spec FPV250
Erle Robotics PXFmini 电源模块
APM flight stack
基于Debian的Linux系统
接下来将会演示如何在 Raspberry Pi Zero基础上组装一个Linux系统的无人机,值得注意的是成本不到200美刀。无人机系统采用实时性能优良的Linux 内核,基于Debian系统。无人机的&PXFmini飞控系统电路板采用的APM飞控程序,当然来自 Erle Robotics项目。
步骤1:组装无人机套件
时间:30分钟
准备好零件之后就开始组装它们吧,可以参考上面的准备零件。
首先将黑色的无人机框架和马达组装一起,然后利用胶带将调速控制器和马达绑在一起。
然后将电源部件以及地面无人机控制台部件连接调速控制器,并最终将其连接在电源部件上,并将这些部件固定在黑色的无人机框架上。
如果想要将电源部件连接到电源,这里需要注意几点,如果想要快速的利用连接器和电源部件和电源连接在一起,一定要小心短路。还可以将电源模块另一端去掉,再焊接电池以及连接器,
这样做我们可以轻易通断无人机电池与电源部件了。
最后利用尼龙搭扣将电池以及电源部件安装在无人机下面。
步骤2:准备无人机飞控部分
时间:30分钟
PXFmini飞控系统电路板与 Raspberry Pi Zero连接,下图为参考。
Raspberry Pi Zero以及 PXFmini上面需要选择对应的来进行控制。该程序需要能给无人机提供一些所需要用到的功能服务,例如无人机的启动服务功能。
如果你购买了 Erle Robotics的PXFmini板,那么就可以 访问基于 Debian的图像文件系统,你可以利用PXFmini转存图像,然后用SD卡将文件取出。
步骤3:安装飞控部分
时间:5分钟
安装飞控部分(Raspberry Pi Zero + PXFmini),在无人机上需要将JST GH线连接电源模块以及PXFmini。这样做就可以将电力供应到飞控部分了。
而接下来你 需要 安装 飞控中的PWM调制器,将你的ESC线连接到ESC 1(同时连接到一号马达),之后连接到 PWM 通道1上,接下来采用同样的方法ESC 2连接到PWM 2 上。
步骤4:安装螺旋桨让它飞起来!
时间:15分钟
其中两个螺旋桨顺时针转动(标有“R”)以及另外两个是逆时针旋转的。把顺时针螺旋桨连接马达3和4,逆时针旋转螺旋桨连接马达1和2。这是一个非常重要的步骤,因为这样做可以保证接下的安装是正确的。
现在你需要决定如何控制你的无人机。,这一点非常的重要。
+手柄:创建自己的WiFi与USB适配器(Erle Robotics图像支持默认情况下),通过地面控制站控制无人机。
WiFi + ROS: ROS系统 是一个不错的选择。你可以;利用这个系统来建立可视化飞行模式和控制无人机。可以参考这个视频:
RC:你需要购买一个有RC的PPM-Sum接收机,并将它接入飞控模块中(PPM-SUM输入通道)。
视频观看:
*参考来源: zdnet ,FB小编亲爱的兔子编译,转载请注明来自FreeBuf黑客与极客()

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