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PX4官方动态 | 带你走进官方教学(二)

本期是我们我们第二阶段的官方教学。我不知道你是否跟随我们学习了第一阶段的教学。如果你没有看到学生,你可以点击链接学习第一阶段,然后看看我们的第二阶段。在第一期中,我们告诉你如何从零开始使用学习方法PX4自驾仪,从最初的机身配件到各种基本设置,最后让大家开始初步试飞。在本期中,我们将学习基本概念和一些注意事项。

PX4官方动态 | 带你进入官方教学(1)

本期目录:

  1. 什么是无人机?

  2. PX4自动驾驶仪

  3. 地面站

  4. 飞行控制板

  5. 传感器

  6. 输出模块:电机、伺服器、执行器

  7. 电调和电机

  8. 电池和电源

  9. 无线电控制(RC)

  10. GCS操纵杆控制器

  11. 安全开关

  12. 数据/遥测无线电

无人机是一种可远程或自主控制的无人驾驶机器人车辆。如今,无人机用于许多消费、工业、政府和军事应用 , 主要应用领域包括:航拍/视频、货物运输、赛车、搜索和测量等。

这里的无人机是指可用于空气、地面、海洋和水下的各种类型的无人机。这些也被称为无人机(UAV)、无人机系统(UAS)、无人地面车辆(UGV)、无人水面车辆(USV)、无人水下航行器(UUV)。

无人机的大脑,也就是我们常说的自动驾驶仪,是由飞行堆栈软件组成的,在飞行控制器硬件上运行。

如果您想了解更多关于应用领域的信息,请查看链接:

https://px4.io/ecosystem/commercial-systems/

PX4 它是一个强大的开源自动驾驶飞行堆栈,其主要功能包括:

控制许多不同的无人机框架/类型,包括飞机(多旋翼飞机、固定翼飞机和 VTOL)、地面车辆和水下航行器。

控制器、传感器等外围设备的绝佳硬件选择。

飞行模式和安全功能灵活强大。

除此之外,PX4是无人机平台的核心部分,包括QGroundControl地面站、Pixhawk 硬件,和MAVSDK用于使用 MAVLink 协议与配套计算机、相机等硬件集成。

以下需要自学的拓展补充知识,请查看链接:

  1. PX4官网:https://px4.io/

  2. 硬件Pixhawk官网:https://pixhawk.org/

  3. MAVSDK介绍:https://mavsdk.mavlink.io/main/en/index.html

  4. Dronecode官网:https://www.dronecode.org/

Dronecode 地面控制站称为QGroundControl 。您可以使用QGC将 PX4 将(闪存)加载到无人机控制硬件上,设置无人机,更改不同参数,获取实时飞行信息,创建和执行完全独立的任务。 QGC可在 Windows、Android、MacOS 或 Linux 上运行。 下载地址:http://qgroundcontrol.com/downloads/ file

PX4 最初的设计是在Pixhawk 运行在系列控制器上,但现在也可以了Linux操作计算机和其它硬件。 更多信息请参考网站:https://docs.px4.io/master/en/getting_started/flight_controller_selection.html

PX4 使用传感器来确定无人机状态(需要稳定和自动控制)。该系统至少需要陀螺仪、加速度计、磁力计(罗盘)和气压计。 GPS 所有自动模式和一些辅助模式都可以使用其他定位系统。固定翼和 VTOL 车辆还应包括空速传感器。

更多信息请参考: 传感器:https://docs.px4.io/master/en/getting_started/sensor_selection.html 外设:https://docs.px4.io/master/en/peripherals/

PX4 用输出控制:电机速度(例如通过ESC)、飞行表面、相机触发器、降落伞、抓手和许多其他类型的有效载荷,如副翼和襟翼。 如下图所示Pixhawk 4和Pixhawk 4 mini的 PWM 输出端口。

输出分为MAIN和AUX输出,并单独编号。

通常,MAIN端口用于核心飞行控制,AUX用于非关键执行器/有效载荷AUX如果MAIN车辆类型没有足够的端口,比如 VTOL,可用于飞行控制)。例如,在通用四轴飞机中,MAIN输出 1-4 用于相应的电机和其他电机MAIN和一些AUX输出用于 RC 直通。

飞行控制器输出的实际端口/总线取决于硬件和 PX4 配置。 通常端口映射 PWM 如上所示,输出通常是丝网印刷MAIN OUT和AUX OUT.

它们也可以标记为FMU PWM OUT或IO PWM Out(或其他类似)。Pixhawk 主控制器FMU 板,可能有一个单独的板 IO 板。如果有 IO 板,则AUX端口直接连接 FMU,MAIN端口连接到 IO 板。否则,MAIN端口将连接到 FMU,并且没有AUX端口。FMU 可使用输出端口D-shot或One-shot协议(以及 PWM),它们提供的延迟行为要低得多。这对需要更好性能的赛车手和其他机身非常有用。

也可以映射到输出端口 UAVCAN 节点(例如 UAVCAN电机控制器)。在这种情况下,使用输出到节点的机身映射。

注意事项:

  1. 每个输出的具体用途是基于每个机身的硬编码。机身参考中给出了所有机身的输出映射。(https://docs.px4.io/master/en/airframes/airframe_reference.html)

  2. 飞行控制器可以只有MAIN输出(如Pixhawk 4礼物),或者可以在任6输出MAIN或AUX。确保您选择的控制器为您的机身提供足够正确的端口/输出。

  3. 因为大多数飞行控制器只有这么多 PWM/Dshot/Oneshot 输出MAIN,AUX所以只有 6-8 输出。理论上,如果总线支持,可以有更多的输出(即 UAVCAN 总线不限于这些节点)。

  4. 电调和电机

许多 PX4 飞行控制器通过电子速度控制器使用无人机 (ESC) 驱动无刷电机(ESC 未来,飞行控制器的信号将转换为电机提供的适当功率水平)。

有关 PX4 支持哪些 ESC/电机信息,请参考:

电调及电机:https://docs.px4.io/master/en/peripherals/esc_motors.html

电调校准:https://docs.px4.io/master/en/advanced_config/esc_calibration.html)

ESC 固件及协议概述:https://oscarliang.com/esc-firmware-protocols/

PX4 无人机通常由锂聚合物组成 (LiPo) 电池供电。电池通常由飞行控制器和电源管理板连接到系统中 ESC(用于电机)提供单独的电源。 关于电池和电池配置的信息可以在电池配置和基本组装指南(如Pixhawk 4 Wiring Quick Start > Power)中找到。

无线电控制系统(RC)用于手动控制无人机,由发射器和接收器通信操纵杆/控制位置的远程控制单元组成。一些遥控系统还可以从自动驾驶仪接收遥测信息。 RC 系统选择解释了如何选择 RC 系统。其它相关主题包括: 设置无线电/远程控制设置- QGroundControl 中远程控制配置。 飞行 101 - 学习如何使用遥控器飞行。 FrSky 遥测- 设置 RC 接收发射器 PX4 遥测/状态更新。 RC系统选择介绍:https://docs.px4.io/master/en/getting_started/rc_transmitter_receiver.html

通过QGroundControl连接的计算机操纵杆也可用于手动控制 PX4(QGC 将操纵杆运动转换为通过遥测链接发送的 MAVLink 消息)。该方法由具有集成地面控制站的地面控制单元使用,如Auterion Skynav 或UAVComponents MicroNav。操纵杆也常用于模拟驾驶车辆。

车辆通常有一个安全开关,必须在车辆可以安装之前与开关连接(电机通电,螺旋桨可以旋转)。安全开关通常集成在一起 GPS 但它也可能是单独的物理组件。

注:安全开关置是一种附加机制,需要具备潜在危险意识,安全开关的设计可方阿志以外的出发。

数据/遥测无线电可以在地面控制站(如QGroundControl)和运行 PX4 的车辆之间提供无线 MAVLink 连接。这使得在车辆飞行时调整参数、实时检查遥测、即时更改任务等成为可能。 数据/遥测无线电介绍:https://docs.px4.io/master/en/telemetry/

基础知识第一部分我们就介绍到这里,剩下的关于配套计算机、SD卡的介绍、布防与撤防、飞行模式、安全设置、航向和方向这些内容在官网都有很详细的内容介绍。我们就不会在这里进行一一介绍,并不是说不介绍就不重要,正相反,这点内容对于后面开发学习起着重要的作用,所以希望学习的大家可以认真学习,我们会在后面进行一个小考核作为测试。

本期PX4更新内容网址:https://docs.px4.io/master/en/getting_started/px4_basic_concepts.html

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标签: motors智能电机传感器

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