基于四旋翼飞行器的中机器人 (1-11月小结).docxVIP

此项目启动与今年1月，计划于11月完工，参加挑战杯比赛。? ? ? 项目内容包括：? ? ? 1、自制四轴机架；? ? ? 2、自制无刷电调；? ? ? 3、自制红外平衡仪；? ? ? 4、自制视频叠加模块；? ? ? 5、自制航姿参考系统；? ? ? 6、自制飞行控制系统；? ? ? 7、自制GPS导航系统；? ? ? 8、编写地面站；? ? ? 最终完成一部可实现自主起降巡航及视频回传的小型空中机器人。?设想总是美好的。 ? ???? ? ? 初期我将侧重点放在了DIY无刷电调上，于是花了近3个月时间研究mos管，无刷驱动及控制算法，后发觉这玩意不简单，不仅耗时耗力，而且搞出来的效率及控制精度还不如人家十几块的商品无刷电调，打击颇大，故3月份左右开始研究姿态解算。? ? ?一开始见网上有卖传感器模块，于是乎买了几个模块回来参考，并搭建了一个最简单的AHRS模块。? ???各模块分别是 MPU-3050 + ADXL345 + HMC5883L + BMP035?? ? ?下图为洞洞板和模块搭建的AHRS模块? ? 自己的板硬件很快就设计完成了，第一版选用的是STM32F4+ADXL345+MPU-3050+HMC5883L的方案，那时天真啊，传感器芯片到手后瞬间冻结，我擦啊，从来没焊过这么小的芯片，也从没焊过引脚那么密集的芯片，这也太闷坑爹了吧！哎，没办法，硬着头皮，啥方法都尝试一翻，总算焊得个惨不忍睹，但至少还能工作，就这样AHRS v0.1算是出炉了，焊好后给F4写程序，那个坑啊，我都无语了，SWD我是留了3条线 ?JTCK,JTMS,GND ?结果尼玛的根本下载不了程序啊，只能用st官网的flash loader demonstrator 通过串口1下载，那也闷麻烦啊！研究了几天发现要把ahrs的vcc和j-link的vtref脚连起来才可以正常调试下载。闷坑爹！受不了，就马上动手画下一版的AHRS。? ? ? 下图是AHRS v0.1?? ? 与此同时订购了几个热电堆，用以制作红外平衡仪，不过只是简单测试了下好坏，就放下了，并没打算马上动手搞红外平衡仪。? ?也是这时候学了下VB.NET，也写了个调试上位机，不或也闷简陋了，也没啥通讯协议，下位机将数值转成若干ascii，然后发送出去，当然要加上个起始、结束符，上位机收到合并就是了。???上位机工作图：?? ? 有了AHRS v0.1的经验我便觉得下一版本应该东西多些，功能全些，于是干了件很无脑的事，把AHRS v1.0设计出来了。? ??下图为 AHRS v1.0?? ? ? 咋一看，这是啥？ stm32F4+5883L+6050+BMP085+LEA-5S.俨然一块GPS/INS，想法果然是美好的，调试发现BMP085这气压计闷坑爹了！精度也太差了吧，要是拿来做定高，起飞后四轴还能找得到么，况且还有一个严峻问题，F4国内真冷门，资料没多少，只有个数据手册和技术手册还全英文，只能凭借自己搞stm32F1系列的经验，不断查手册配置寄存器，那个麻烦（那时还不会用ST提供的库函数，学alientek的板子伤不起啊），进度那个缓慢，繁琐，接受不了，好吧，准备再次打板。? ? ? 有了前两次的经验，也大概了解了传感器是咋么个回事了，于是这次画板决定要做一个非常非常小的AHRS！这样不单单是这次四轴项目用，以后做其他玩意也可以直接使用！很快板子画好了，送去工厂打板多收了我50块，因为我需要板边半孔，看，为了缩体积，就得加钱。? ??下图为AHRS v2.0的PCB截图? ? ?v2.0使用STM32F103T8U6+MPU-6050+HMC5883L的方案， stm32可是qfn封装喔！ ?嘿哈，有了前几的次焊接经验，现在像5883L这样只有3*3mm的LCC封装都能轻松搞定，成功率100%，哈哈。? ?下图为AHRS v2.0的成品图?? ? ? 够小吧，不到一个1块钱硬币的体积，基本上元件都是使用0402封装，焊得那个累啊，不过真心喜欢这板子！? ? ? 既然他那么可爱，那么小巧，于是乎萌生了做一个无线AHRS模块，通过无线模块将姿态数据发给上位机显示，这太COOL了！有想法就动手！嘿哈，还真的被我搞出来了，虽然那时姿态算法还不成熟，很烂，但效果我很满意。? ? ?下图为Miro AHRS?? ? ? 在此上传他工作时的视频（后期拍摄），上位机过会再介绍，为自己编写的Serial Sword。?视频地址：/v_show/id_XNDU2ODI4NDM2.html? ? ??? ? ? 在等板子及其他时间里，我使用那组合起来的ahrs模块研究姿态算法，而上位机确定使用C#编写，并写了一个较完整全面的上位机--Serial Sword ！不过话说回来，这软件真是闷失败，只认自