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用可以查到的资料和可以淘到的原件 DIY 四轴飞行器(多图)

本帖由 漂亮的石头2015-07-06 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

    漂亮的石头 版主 管理成员

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    如何学习自制四轴飞行器?

    [​IMG] 孟祥飞,嗨~

    我的毕设做的就是微型四轴飞行器!!

    为什么要选这个题目泥~~因为我经常在电子论坛上看到一些人在做四轴飞行器,各种飞行视频,各种厉害,自己很羡慕。快毕业了,导师让我们报题目,我就想做点什么好呢,一般的什么测距测温什么的太简单,智能家居不想做,就做个微型四轴飞行器吧~

    题目报上去之后,就开始着手~~~

    第一步:原理图 +PCB

    首先我发现在网上有很多四轴飞行器的的开源资料,比如匿名四轴飞行器、圆点博士四轴飞行器等等(自己可以搜一下)他们的原理图和程序都是开源的,而且还提供一些上位机软件,方便自己开发。我把这些资料搜集在一起,分析了一下,画了自己的原理图和 PCB 板。

    [​IMG]

    [​IMG]

    原理图和 PCB 完成之后,把 PCB 发给专门做板子的公司,现在制作 PCB 板子的价格也非常低了,几天就能做好,效率还是不错的~~无图无真相,上图:

    [​IMG]

    [​IMG]

    [​IMG]

    PCB 板做的很小,只有我的校园卡这么大

    [​IMG]

    [​IMG]

    第二部:焊接

    在网上买好元件,开始焊接。这里必须说说我的血泪史~~啊!!!

    由于设计的时候采用的芯片封装都比较小,比如电阻电容采用 0603 封装,微控制器采用 STM32F103C8T6 LQFP48,真的不好焊啊!因为我手上就一把尖头的烙铁,连恒温刀头烙铁都木有,更别说回流焊接和热风枪了~~什么?学校实验室?呵呵呵~~我们还有实验室?我怎么没听说过~

    勉强上阵,由于没有什么经验,一上来就焊坏了一个

    [​IMG]

    心痛啊!!这都是钱啊!!又不给我报销~~~~~~~(>_以前在公司实习都是用的热风枪和回流焊接,这个直接手工焊真是难煞我也,痛定思痛,慢慢来~

    第二块直接把铜箔烫掉了~~~~~~(>_

    [​IMG]

    这里,我得感谢我的网友。他们看到我在做飞行器,给我很多帮助,他们给我讲了很多的的焊接技巧很方法,有一个网友直接让我把板子寄到他们公司,他那边有设备,可以帮我。感谢感谢!!

    吸取失败经验,小心翼翼的焊了第三块,这次没有焊错,每个引脚我都很小心,焊好之后上电,烧录程序,点亮了上面的 LED 指示灯,OK !!!

    [​IMG]

    最后装上六轴传感器、2.4G 无线模块和电机~~~完成!真心不容易!!

    [​IMG]

    第三部:编程调试

    微型四轴飞行器,其实就是让你的 PCB 飞起来。我们只需要画 PCB,通过程序控制让四个电机带动板子飞起来。嵌入式系统是一个整体,在编程之前,一定要确认硬件部分有没有问题,必须保证硬件无误之后在进行编程操作,要不然,出了问题,你都不知道问题出在哪里~~

    软件部分其实分为好几个步骤:

    1.初始化

    微控制器能正常工作、传感器正常工作、电机正常工作

    2.姿态结算

    通过 MPU6050 传感器得到姿态角,即俯仰角、横滚角。偏航角

    MPU6050 通过 IIC 总线与微控制器进行通信,STM32 自带 IIC,但是很多人都说不好用,我是用的模拟 IIC 方式,先要读出原始数据,即三轴加速度计与三轴陀螺仪的原始数据。然后进行姿态结算, 得到俯仰角、横滚角。偏航角

    3.PID 控制算法

    通过 PID 算法,最后得到四个电机的 PWM,控制电机转速,使电机能够悬停、垂直升降、向左飞行、向右飞行、向前飞、向后飞等等。

    我只想说,调试很痛苦,尤其是 PID 参数,在调试的时候可以使用匿名四轴上位机,实时查看数据,很方便~~

    [​IMG]

    看似很简单的几个步骤,一路走过来每一步都不容易!!

    我身边连个技术交流的人都没有,做过四轴飞行器的我还没遇到过,遇到问题了就自己上网扒拉资料,然后再验证方案,或者找网友问问。一次又一次的尝试,一次又一次的失败,无数个难熬的夜晚,在我遇到问题最迷茫最无助的时候,我找过指导老师,希望能够得到一点帮助。我把四轴飞行器拿到他的办公室,给他讲了我的设计原理和控制方法,以及遇到的问题,然后~然后!!从他那迷茫的眼神中我意识到,他根本就没听懂!!没听懂~~~

    不多说了,做 PPT,准备答辩~~~

    ~~~~~~~~完~~~~~~~~

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