Sterowanie dronem przy użyciu sbRIO firmy National Instruments

Kupiłem kiedyś takiego małego drona z myślą o przerobieniu jego układu sterowania tak aby można było sterować nim przy użyciu lepszej aparatury bądź systemu wizyjnego.

Dron wyposażony jest w bardzo prostą aparaturę do sterowania, która mówiąc krótko jest zabawkowa - wyposażona w mało precyzyjne drążki sterujące.

Postanowiłem wykorzystać gotowy układ nadajnika i zastąpić jego najsłabszy element czyli drążki czymś lepszym. W związku z tym, że nasze sterowanie (ruch drążkami) zamieniane jest na określony poziom napięcia stwierdziłem, że może warto wpiąć się w wylutowane drążki sterujące z zewnętrznym przetwornikiem DAC (cyfrowo-analogowym). Wyjście z potencjometru znajdującego się w każdej osi zostało zastąpione przewodami podłączonymi do DAC'a karty sbRIO.

Jako źródło sygnału sygnału DAC wykorzystałem płytę sbRIO firmy National Instruments. Posiada ona akurat tyle wolnych przetworników DAC ile było mi potrzebne (cztery). Na zdjęciu poniżej sbRIO z podłączonymi przewodami do wyjść DAC'a.

Zdjęcie poniżej przedstawia przerobiony kontroler podłączony do sbRIO. Dodatkowy czerwony przewód to zewnętrzne zasilanie 3.3V potrzebne do nadajnika.

Pozostało tylko napisać odpowiednie oprogramowanie, które pozwoli wykorzystać zwykłą aparaturę zdalnego sterowania do sterowania naszym dronem.

Oprogramowanie sterujące zostało podzielone na dwa odrębne moduły. Jeden z nich uruchomiony jest na komputerze do którego podłączona jest aparatura zdalnego sterowania pracująca w trybie Joystick (Windows).

Jak widać poniżej poziom skomplikowania programu jest niewielki. Nie jest on też napisany optymalnie. Chodziło tu tylko o sprawdzenie idei. 

Drugi z modułów to oprogramowanie uruchomione na platformie sbRIO. Jego zadaniem jest odbiór informacji z aparatury zdalnego sterowania podłączonej do komputera pracującego pod kontrolą systemu operacyjnego Windows i odpowiednie wysterowanie poziomami napięć na wyjściach DAC'a do którego podłączony jest oryginalny moduł nadajnika.

Program uruchomiony na sbRIO również nie jest skomplikowany co widać poniżej.

Sterowanie manualne działa bardzo dobrze. Precyzja kontroli modelu przy użyciu normalnej aparatury jest dużo większa niż gdy wykorzystywana była oryginalna aparatura.

Aktualnie trwają prace aby wykorzystać możliwości systemu wizyjnego do śledzenia ruchów drona i odpowiedniego sterowania tak aby utrzymywać go w zadanej pozycji i orientacji. Poniżej wygląd stanowiska przygotowanego do testowania algorytmów sytemu wizyjnego na potrzeby sterowania.

Wkrótce więcej informacji.