Arduino applications for drone development & programming

20
Arduino applications for drone development & programming 18 th Panhellenic Conference in Informatics 2 nd –4 th of October, 2014

Transcript of Arduino applications for drone development & programming

Page 1: Arduino applications for drone development & programming

Arduino applications for

drone development &

programming18th Panhellenic Conference in Informatics

2nd – 4th of October, 2014

Page 2: Arduino applications for drone development & programming

Η Ομάδας μας

Παπαδόπουλος Παναγιώτης

Γουλής Γεώργιος

Τσαγκρινός Γεώργιος

Page 3: Arduino applications for drone development & programming

Τι είναι το Arduino;

2005: Το έτος δημιουργίας του Arduino

Το Arduino είναι μία πλατφόρμα βασισμένη σε μία μητρική πλακέτα ανοιχτού

κώδικα.

Η πλακέτα ενσωματώνει έναν μικροελεγκτή Atmel μαζί με όλα τα

παρελκόμενα

Ο προγραμματισμός γίνεται με τη γλώσσα προγραμματισμού Wiring (όμοια με

τη γλώσσα C++)

Η διασύνδεση κατάλληλων επεκτάσεων (shields), παρέχουν επιπλέον

δυνατότητες, όπως Wi-Fi, Ethernet με SD support, GSM, LCD κλπ.

Τα σχέδια κατασκευής της πλακέτας (schematics) είναι διαθέσιμα από την

εταιρία κατασκευής του Arduino.

Page 4: Arduino applications for drone development & programming

Μοντέλα

Uno DueMega

Micro Nano

Mini Pro Mini

Page 5: Arduino applications for drone development & programming

Λίγα λόγια για το Uno

Page 6: Arduino applications for drone development & programming

Επεκτάσεις (shields)

Ethernet GSM

LCD WiFi

Page 7: Arduino applications for drone development & programming

Εφαρμογές Arduino

Μετεωρολογικός σταθμός

Σύστημα απομακρυσμένης διαχείρισης εργαλείων/οργάνων (με τη χρήση

διαφόρων διεπαφών, όπως γυαλιά, γάντια κλπ.)

Κατασκευή 3D εκτυπωτών

Εφαρμογές σε ρομποτικά συστήματα

Χρήση σε RFID συστήματα, συστήματα μαγνητικών καρτών, NFC shield

Απομακρυσμένη διαχείριση αυτοματισμών

Μονάδα ελέγχου πτήσης σε μη επανδρωμένα σκάφη (drones)

Μονάδες τηλεκατεύθυνσης για μη επανδρωμένα σκάφη (drones)

Page 8: Arduino applications for drone development & programming

Τι είναι τα drones*;

Μη επανδρωμένα αεροσκάφη

Πλοήγηση Αυτόνομη ή τηλεκατευθυνόμενη

Σύστημα πρόωσης από έναν ή περισσότερους κινητήρες

Ποικιλία αισθητήρων

Αυτονομία ενέργειας

* ή αλλιώς UAV – Unmanned Aerial Vehicles, ΜΕΙΟ – Μη Επανδρωμένα Ιπτάμενα

Οχήματα, RPS – Remotely piloted systems

Page 9: Arduino applications for drone development & programming

Multicopter Drones

Drones με περισσότερα από 2 συστήματα πρόωσης με έλικα

Οι έλικες είναι παράλληλα τοποθετημένοι με το έδαφος

Κύριο χαρακτηριστικό είναι η σταθερότητα πτήσης (hover)

Τα πιο διαδεδομένα είναι τα τετρακόπτερα και εξακόπτερα

Page 10: Arduino applications for drone development & programming

Τα μέρη ενός πολυκόπτερου

Βασικός σκελετός

Βάση πολυκόπτερου

Βραχίονες

Βάσεις κινητήρων

Σύστημα ομαλής προσεδάφισης

Κεντρική πλακέτα - Εγκέφαλος

Μικροελεγκτής

Θύρες εισόδων και εξόδων

Γυροσκόπειο – Accelerometer

Οθόνη ενδείξεων – Graphic LCD (προαιρετικά)

Επιπλέον modules

GPS

Πυξίδα

Bluetooth/Telemetry

Sonar

Page 11: Arduino applications for drone development & programming

Σχεδιασμός - Κατασκευή

Κατανόηση παραμέτρων πτήσης

Επιλογή και προγραμματισμός μονάδας ελέγχου

Διασύνδεση διαφορετικών αισθητήρων (πυξίδα, επιταχυνσιόμετρο,

βαρόμετρο)

Συγχρονισμός Μ.Ε. με το κεντρικό σταθμό ελέγχου (π.χ. υπολογιστής)

Συλλογή και απεικόνιση δεδομένων μετρήσεων στο κεντρικό σταθμό ελέγχου

Μηχανισμός τηλεκατεύθυνσης

Page 12: Arduino applications for drone development & programming

Το τετρακόπτερο

1. Κεντρική μονάδα ελέγχου

– εγκέφαλος

2. Κινητήρας, Έλικας

3. Controllers (Electronic

Speed Control) για την

τροφοδότηση των

κινητήρων

12

3

Page 13: Arduino applications for drone development & programming

Η κεντρική μονάδα ελέγχου

1. Arduino Mini Pro με opensourceλογισμικό

2. Arduino Mini Pro με λογισμικό για τη διασύνδεση του GPS (4) και Sonar (6) με τη κύρια μονάδα (1)

3. Accelerometer

4. GPS

5. Bluetooth module

6. Sonar

7. Input – Output pins (για κινητήρες, τηλεκατεύθυνση, σταθεροποιητή κάμερας, LCD)

1

2

34

5

6

7

Page 14: Arduino applications for drone development & programming

Διάγραμμα Συνδεσμολογίας

Flight Control Unit

Arduino

(I2C * to GPS)Arduino

GPS

Receiver

Sonar

Acceler

ometer

I2C * Bus

BT/FT

DI

Rx/Tx

RS232

Echo/Trig

RS232

Input / Output PinsLCD

Κεντρικός Σταθμός

Ελέγχου

* Inter-Integrated Circuit: είναι ένας σειριακός δίαυλος που δημιουργήθηκε από τη Philips και χρησιμοποιείται για την σύνδεση

περιφερειακών μικρής ταχύτητας σε motherboard, embedded systems, κινητά τηλέφωνα ή άλλες ηλεκτρονικές συσκευές.

Page 15: Arduino applications for drone development & programming

Κεντρικός Σταθμός Ελέγχου

Page 16: Arduino applications for drone development & programming

Μονάδα Τηλεκατεύθυνσης Βασικός σκελετός και χειριστήρια (joystick)

Πλήκτρα επιπλέον λειτουργιών

Radio Frequency Modulator

Antenna

Τροφοδοσία – πηγή ενέργειας

Κεντρική Μονάδα Κωδικοποίησης σημάτων τηλεκατεύθυνσης (Multiplexing)

Page 17: Arduino applications for drone development & programming

Εφαρμογές των drones

3D μοντέλα μεγάλων περιοχών (βουνό Matterhorn, Γερμανία)

Καθοδήγηση ανθρώπων σε μεγάλους χώρους (καθοδήγηση φοιτητών στον

χώρο του MIT - Skycall)

Παρακολούθηση γεωργικών περιοχών σε συνδυασμό με μετρήσεις

περιβάλλοντος

Παράδοση ευπαθών φαρμάκων σε δύσκολα προσβάσιμες περιοχές

Ταχυμεταφορές αγαθών (Matternet)

Υποστήριξη σε έρευνα και διάσωση σε πληγείσες περιοχές

Προβλέψεις και μελέτες ακραίων καιρικών συνθηκών (καταιγίδες, τυφώνες

κλπ.)

Page 18: Arduino applications for drone development & programming

Παρουσίαση Επίδειξης Πτήσης

Page 19: Arduino applications for drone development & programming

Παρουσίαση

WiFi SSID:

“WiFi_Drones”

URL:

http://drones:9090/

Page 20: Arduino applications for drone development & programming

Ευχαριστούμε