第一個(gè)飛行視頻

這是直升機(jī)的第一段飛行影像,。

控制系統(tǒng)工作的很棒,，但是它仍然過于依賴操縱者的敏捷（見視頻的結(jié)尾部分）。

這架直升機(jī)是通過PC機(jī)上運(yùn)行的Python程序控制的,，我們實(shí)際上用一個(gè)游戲機(jī)的藍(lán)牙手柄來操縱它,。

瘋狂直升機(jī)四軸飛行器詳述

像承諾過的那樣，我們要在這里公布瘋狂直升機(jī)（也是我們第一架四軸飛行器）的更多信息,。

該系統(tǒng)的主要架構(gòu)如下：

瘋狂直升機(jī)的高層次系統(tǒng)圖,。

直升機(jī)本身是圍繞CPU組織起來的。CPU的任務(wù)是讀取物理傳感器（陀螺儀和加速度計(jì)）的測量結(jié)果,，給出控制信號控制電機(jī)，讓直升機(jī)保持穩(wěn)定,。通過一個(gè)控制反饋回路,，CPU每秒能夠?qū)﹄姍C(jī)發(fā)送250次調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的指令。無線通信的帶寬需求很低,，僅僅需要發(fā)送操作命令和接受遙測數(shù)據(jù),。CPU上運(yùn)行的程序可以通過無線通信更新。

控制和遙測程序在電腦上運(yùn)行,，控制程序從手柄讀取輸入,，然后向直升機(jī)發(fā)送命令。我們也有調(diào)節(jié)直升機(jī)上控制參數(shù)的程序模塊,，并且會(huì)記錄下傳感器的測量結(jié)果,，方便調(diào)整控制回路。

所有這些開發(fā)工作在Windows或linux系統(tǒng)上完成,。事實(shí)上有三個(gè)人同時(shí)在這個(gè)項(xiàng)目上工作,，兩個(gè)人在Linux上工作，剩下一個(gè)人主要使用Windows,。利用自由/開源軟件（FLOSS,，F(xiàn)ree/Libre and Open Source Software）許可對提高工作效率非常有幫助。我們主要使用GCC編譯器編譯直升機(jī)程序,，GNU（ GNU's Not Unix,，一個(gè)包含了遞歸的縮寫！GNU Linux工程是為與可復(fù)制﹑修改﹑和重新分配的源代碼一起的類Unix操作系統(tǒng)的發(fā)展而建立的,。）建立我們的工程,，Mercurial（一個(gè)輕量級的分布式版本控制系統(tǒng)）管理我們的源代碼，與直升機(jī)之間的通訊采用python/pyusb（一個(gè)python上的USB通訊軟件庫）,。所有這些軟件都能在linux和windows系統(tǒng)間來回?zé)o縫切換,，使這個(gè)項(xiàng)目的管理變得容易許多,。

電動(dòng)機(jī)之間的距離（X軸和Y軸方向）大約有8cm，整個(gè)飛行器的重量只有20g,。

電路板頂面的細(xì)節(jié)

瘋狂直升機(jī)電路板頂面細(xì)節(jié)

電路板頂面包含了傳感器和控制/通訊電路,。

• JTAG/串行接口用來向處理器編程，傳送debug信息,。
• CPU是STM32 Cortex - M3,。時(shí)鐘設(shè)定為內(nèi)部振蕩器64MHz。
• 2軸X-Y陀螺儀InvenSense IDG500,。它的模擬信號輸出連接到CPU的模數(shù)轉(zhuǎn)換器,。
• Z軸陀螺儀InvenSense ISZ500。和X-Y陀螺一樣,，模擬信號輸出連接到CPU的模數(shù)轉(zhuǎn)換器,。
• 2.4GHz的射頻通信基于Nordic的nRF24L01 芯片。它實(shí)際上是一個(gè)通過SparkFun出售的帶接口電路板,，通過SPI端口連接到CPU,。
• 3軸加速度計(jì)是Bosch SMB380。它通過I2C總線連接到CPU,。

電路板底面的細(xì)節(jié)

瘋狂直升機(jī)電路板底面細(xì)節(jié)

這里沒有什么特別之處,，除了一小塊電池通過膠帶粘在電路板底面。這些電池來自一架Silverlit x-twin模型飛機(jī),，允許我們的直升機(jī)飛行4.5分鐘,。

電池下方的電路細(xì)節(jié)

在電池下方是供電電路和功率控制電路。

• 充電插座連接外界的5V電源,，給電池充電
• 電源開關(guān)切換直升機(jī)的電源供應(yīng)（連接器/充電電池）
• 5V升壓電路將3?4V的電池電壓升壓到5V,。
• 兩個(gè)3.3V線性穩(wěn)壓器，從5V電壓降壓輸出3.3V電壓,。數(shù)字和模擬3.3V供電電壓相互獨(dú)立,。這是為了減少對模擬器件的噪聲干擾（兩個(gè)陀螺儀，設(shè)計(jì)中很重要的一部分）,。
• 最后,，在四個(gè)側(cè)邊正中有電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)晶體管。電能從PCB梁的頂部和底部布線傳送,，為電動(dòng)機(jī)提供能量,。

值得一提的是，我們在3.3V穩(wěn)壓器右邊放置了電池充電芯片,，這是一片常用的MAX1555,，它工作的很好。

使用升壓電路的目的在于在電池的基礎(chǔ)上提供更加穩(wěn)定的供電,，在電池即將耗盡,，電壓開始下降時(shí)它特別有效,，同時(shí)還能夠減小電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路帶來的噪聲。但是說到底這些芯片使用2.8V線性穩(wěn)壓器供電就能工作,，因此我們計(jì)劃在下一個(gè)版本中取消升壓電路,，同時(shí)還打算把無線通訊模塊也集成到電路板上。

電動(dòng)機(jī)和螺旋槳都來自Silverlit x-twin模型飛機(jī),，它們直接由電池電壓供電,。

資料來源

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