基于3D設(shè)計和打印的單轉(zhuǎn)子無人機方案

該項目展示了完整的3D設(shè)計和打印的單轉(zhuǎn)子無人機。僅有一個轉(zhuǎn)子和風(fēng)葉用于位置控制的特殊設(shè)計使該項目在無人機領(lǐng)域特別有趣。使用了常見的RC組件，例如無線電接收器，電池，ESC，電機，螺旋槳，伺服系統(tǒng)。除了對設(shè)計本身進(jìn)行重大更改之外，現(xiàn)在還使用了商用飛行控制器。設(shè)置Betaflight與該主題本身的許多背景信息和鏈接一樣重要。

組件：

數(shù)量 組件名稱

1個 TATTU 1300mAh鋰電（3節(jié)電池11.1V 14.4Wh）

1個 透音MAMBA F405 MK2F405飛行控制器（Cleanflight / Betaflight / Cleanflight）

1個 天馬F35A（bl_heli32 ESC）

1個 Flysky FS-A8S （V2迷你RC接收器，帶有ppm i-bus總線）

1個 風(fēng)暴TL2306（2300kV無刷電機）

4個 磐正ES9051（數(shù)字超微伺服）

1個 6042 6x4.2道具

1個 WS2812b（燈帶）

10個 M3x10

4個 M3x12

8個 M3螺母

4個 M3 15mm墊片（無螺紋）

Betaflight在過去幾年中不斷發(fā)展-不斷添加新功能以進(jìn)一步改善賽車的飛行行為。 坦率地說，請關(guān)閉所有功能并堅持基本操作！ 當(dāng)然，這有點夸張，但是不需要Betaflight的許多高級控制器功能，甚至?xí)篃o人機的飛行行為變得不穩(wěn)定。原因很簡單。使用“普通” 4x無人機，每個轉(zhuǎn)子都可以直接干預(yù)系統(tǒng)。但是，球形無人機需要最小的推力，以便通過導(dǎo)風(fēng)板向系統(tǒng)施加有效力。僅根據(jù)來自加速度計和陀螺儀的位置信息，才需要對葉片進(jìn)行PID控制。為了生成此位置信息，Betaflight還提供了許多設(shè)置選項，尤其是用于信號處理（濾波器）的設(shè)置選項，我希望在將來對其進(jìn)行詳細(xì)研究。 到目前為止，我進(jìn)行的試飛在顯示的設(shè)置下效果最佳：

請注意，與經(jīng)典x-220賽車手相比，P的百分比很高。無人機將具有較高的D分量和較小的I分量，從而更加穩(wěn)定。 我還想指出角度限制：通過設(shè)置角度限制，可以降低無人機可能翻倒的風(fēng)險。 將來，我希望了解BF的黑匣子日志記錄，并希望能夠從中得出有關(guān)PID設(shè)置的重要信息。

與以前的球形無人機相反，我現(xiàn)在想使用幾乎每個人都可以免費使用的飛行控制器和軟件。有很多開源項目，但是Betaflight當(dāng)前是賽車的標(biāo)準(zhǔn)，互聯(lián)網(wǎng)上有許多教程和資源，這使我不再贅述betaflight。但是，您如何從賽車四輪驅(qū)動飛行器到單旋翼無人駕駛飛機呢？就是這樣：

基本上，您需要一個電動機和四個伺服器來控制您的單旋翼直升機。大多數(shù)飛行控制器具有四個電動機，其中一些也具有一些伺服輸出。我所做的是將Betaflight伺服控件重新映射到“標(biāo)準(zhǔn)”的四個電機輸出?，F(xiàn)在需要連接電動機。通過我使用的飛行控制器的配置，我能夠看到哪些連接計時器可用。您經(jīng)常閱讀有關(guān)將LED_strip端口用于電動機的信息，但是我想使用LED_strip端口并決定將PPM輸入重新映射為電動機輸出。例如，在此視頻中顯示了什么是資源重新映射以及如何重新映射。

接下來，必須使飛行控制器向伺服器和電動機發(fā)送正確的信號。為此，必須在所謂的混合器中進(jìn)行調(diào)整。在配置標(biāo)簽下選擇“自定義飛機”。

通過命令行處理：

＃MambaF405_MK2（由Benjamin Prescher設(shè)計）

# smix script for singlecopter on MambaF405_MK2 （by Benjamin Prescher）

mixer CUSTOMAIRPLANE

# load a standard motor mix

mmix reset

mmix load airplane # Motor1 as ESC output

#mmix 0 1.000 0.000 0.000 0.000

# smix

smix reset

smix 0 3 0 100 0 0 100 0

smix 1 2 0 -100 0 0 100 0

smix 2 4 1 100 0 0 100 0

smix 3 5 1 -100 0 0 100 0

smix 4 3 2 50 0 0 100 0

smix 5 2 2 50 0 0 100 0

smix 6 4 2 50 0 0 100 0

smix 7 5 2 50 0 0 100 0

save

如您在混頻器配置的圖片中所見，我設(shè)置了相對較低的PID環(huán)路速率。通常，控制直升機的伺服器可以通過max。?333Hz（當(dāng)然還有一些伺服器可以處理更多信號）。我已經(jīng)將我的Servo_pwm_rate設(shè)置為250Hz，這相當(dāng)于PID環(huán)路速率的四分之一。據(jù)我了解betaflight中的算法，如果執(zhí)行機構(gòu)的命令無論如何都只能更新其一小部分，則沒有必要人為設(shè)置PID速率。對于PID（稍后會在其他日志中詳細(xì)介紹），我使用強P值。帶有葉片的伺服器然后傾向于擺動。Betaflight具有解決此問題的強大功能，這稱為伺服低通濾波器： 通過命令行處理：

set servo_lowpass_hz = 20

set servo_pwm_rate = 250

save

測試時間： 如果您已經(jīng)設(shè)置了無人機，連接了所有設(shè)備并且還實現(xiàn)了配置，那么您的無人機應(yīng)該表現(xiàn)為： 發(fā)射器向右滾動使前后鰭向右移動 發(fā)射器俯仰向前導(dǎo)致左鰭和右鰭向前移動 發(fā)射器向右偏航會導(dǎo)致前鰭向左移動，右鰭向前移動，后鰭向右移動，左鰭向后移動。
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