从0制作自主空中机器人-2-1【无人机硬件框架】

MGodmonkey2023-06-272024-05-15

关于本课程：
本次课程是一套面向对自主空中机器人感兴趣的学生、爱好者、相关从业人员的免费课程，包含了从硬件组装、机载电脑环境设置、代码部署、实机实验等全套详细流程，带你从0开始，组装属于自己的自主无人机，并让它可以在未知的环境中自由避障穿行。
本次课程的重心主要落在自主空中机器人的搭建、代码部署及调试上，关于自主空中机器人的一些理论基础，例如动力学模型，路径搜索，轨迹规划，地图构建等内容。
课程视频
B站：【完结】从0制作自主空中机器人 | 开源 | 浙江大学Fast-Lab
深蓝学院：从0制作自主空中机器人
相关源码
GitHub：https://github.com/ZJU-FAST-Lab/Fast-Drone-250
Gitee：https://gitee.com/pn_code/Fast-Drone-250

1.无人机硬件框架

传统无人机硬件框架

传统无人机框架如上图所示，但本课程中所使用到的科研无人机与上图有所出入，下面介绍无人机中一些关键组件功能以及选购建议

1.1飞控

介绍

飞控又称飞行控制器，用于根据输入指令解算电机推理
内置了IMU，气压计，磁罗盘等
包含I2C，UART，CAN，GPS等接口

建议型号

型号	数量	单价	链接
Holybro pixhawk4 mini（最推荐）	1	1269	https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.3-c.w4002-4512157496.9.5426eed470KxTy&id=584372514369
Holybro pixhawk4	1	1330	https://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.16.4ec8482f6NDN6X&id=622652205393&ns=1&abbucket=13#detail
CUAV V5（比较厚且长）	1	1799	https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.5-c-s.w4002-22188405087.10.6be2688auoxM9A&id=594262853015
CUAV X7（比较厚且长）	1	1999	https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.5-c-s.w4002-22188405087.16.6be2688auoxM9A&id=617384615131

1.2电调

介绍

电调，全称电子调速器，英文Electronic Speed Control,简称ESC
相当于电机驱动器

建议型号

型号	数量	单价	链接
银燕45A	5	186	https://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.1.3f8f12601zxOa6&id=652264033077&ns=1&abbucket=3#detail
银燕30A	5	75	https://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.26.7cd558e1qyMpXO&id=544650621044&ns=1&abbucket=13#detail

注：额定电流35A以上，且须支持Dshot协议

1.3电机

介绍

电机型号
- 如2212，3508，4010，这些数字表示电机定子的直径和高度（注意看是电机定子，不是转子）。
- 前两位是定子直径，后两位是定子高度，单位是毫米。前两位越大，电机越肥。
- 后两位越大，电机越高。一般来说，定子越粗，扭力越大，也就是力气越大。
- 至于高度，要看所选机架选择。
KV值
- KV值是每1V的电压下电机每分钟空转的转速。例如KV800,在1V的电压下空转转速是800转每分钟。那么10V的电压下是8000转每分钟的空转转速。
- KV值越小，同等电压下转速越低，扭力越大，可带更大的桨。
- KV值越大，同等电压下转速越高，扭力越小，只能带小桨。
- 相对的说KV值越小，效率就越高。
- 航拍要选用低KV电机配大桨，转速低，效率高，同样低转速电机的震动也小。对航拍来说这些都是极为有利的。四旋翼电池、电机、螺旋桨选型与搭配

建议型号

型号	数量	单价	链接
Tmotor 2306 2400KV	5	69	https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z0d.6639537.1997196601.70.7b117484yJpUkV&id=640533613167
Tmotor F60 2550KV	5	149	https://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.1.430128b7kVows1&id=650719152882&ns=1&abbucket=13#detail

注：电机型号选择2306，KV值一定要在2400左右！！！

1.4机载电脑

介绍

无人机机载计算机可以做的事情非常多，以下是一些主要的应用：

飞行控制：无人机的机载计算机是无人机进行飞行控制的核心部件。它可以读取传感器信息、计算数据并控制舵机和电机等部件，从而让无人机稳定地在空中飞行。
视觉识别：机载计算机可以使用数百万像素的高清摄像头捕捉影像，通过图像处理算法实现目标识别、跟踪和定位，例如，卫星图像、气象预报、环保水质检测、森林火灾等。
数据采集和处理：机载计算机可以将传感器收集到的数据进行处理和存储，例如，传感器监控环境（温度、湿度、光照、气体浓度等），卫星数据、地理信息数据等。
无线数据传输：无人机机载计算机可以将无线网络之间的信息传输，例如，人脸识别、景区巡游信息、医疗应用、物流等。
物流配送：无人机机载计算机是实现无人机指挥中心的关键要素之一，可以实现在空中统一协调、指挥和监控，实现全天候、无人值守、自主配送、快速、准确、稳定等属性。

建议型号

型号	数量	单价	链接
Intel NUC 猛虎峡谷准系统 i5 薄款	1	2590	https://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.18.42652f8frC214K&id=638758423001&ns=1&abbucket=3#detail