学生无人机从便携式基地推出
文章：Martin Rowe
WPI的老年人向公众展示了他们的工程项目。奇怪的无人机调度系统让无人机静止，即使在潮湿的天气里也是如此。
每年4月的第三周，伍斯特理工学院（WPI）在伍斯特理工学院（WPI）的老年人将其主要的合格项目（MQPS）展示了WPI社区和公众。今日没有课程，老年人穿着商务服装，每支球队都有15分钟的演讲。来自WPI的大约20支球队机器人部门参加，展示他们的机器人飞行，收集鱼，帆，爬行，排序物品和卷。
一个这样的项目，奇怪的无人机调度系统具有商业潜力，因为无人机进入了一个打开和关闭的天气保护盒，以允许起飞和着陆，同时保持无人机安全和干燥。奇怪的是由Noah Hillman，Nick Sorensen，Marek Travnikar和Steven Viola设计和制造的，奇怪可以飞过和检查农场，太阳能电池板，屋顶，甚至帮助第一响应者评估危险情况，而无需在每次航班后被带入室内。Travnikar与EDN发表谈论它是如何工作的。
图1. WPI的本科生设计并建立了奇怪的无人机调度系统作为其主要资格项目，是毕业的要求。
虽然一些MQP的想法来自WPI教师，但奇怪的想法来自学生。他们认识到，虽然无人机可以飞过并检查很多东西，但是即使无人机每天都有同一航班，你也不能把它们留在这个领域。根据无人机的尺寸和尺寸，运输可能会尴尬，例如，车辆。考虑到这一点，学生设计了一个系统，您可以将无人机留在飞机之间并为其电池充电。下面的视频显示出案例打开以暴露无人机。
学生购买了寄生虫的组件机身，电机，螺旋桨，电机控制器等 - 约300美元。无需制造这些部件。它们设计了基站，控制板，配电板，并写了软件。虽然大多数机械设计进入基地时，学生必须弄清楚如何在无人机上挂载六个PCB（图2.）。
图2.无人机的六个PCB提供传感，通信，电源和控制
飞行安全处理程序处理将无人机放入基站所需的精确控制。它需要来自IMU，GPS和电机控制器的数据，并将数据分发到覆盆子PI。此外，在失败的情况下，飞行安全处理程序提供了一些冗余 - 它应该超越无人机的控制，如果覆盆子PI挂起，则能够控制无人机。
除了向电机输送电源外，配电板还为维持者的系统提供电力，同时保持安全。也就是说，它可以向其他板提供电力，但在开发和初始测试期间不向电机提供电量。
为什么两个imus？它可以更精确地提供比单个IMU更精确的飞行数据。将其视为提供粗略，然后是更精确的数据。例如，GPS在4 Hz提供数据，而第二种IMU以100Hz的速率更新。需要更高的数据速率来处理着陆期间的无人机定位。
精确着陆
由于无人机及其外壳自动运行，因此基地外壳必须打开和关闭发射和着陆。在发射并不是那么困难，降落需要精确x，y和θ定位。学生选择了寄生虫的GPS，该寄生虫的分辨率约为1.5厘米。“它是差分GPS，具有实时运动学（RTK），”Travnikar说。“而不是依赖于GPS信号的定时以获得其位置，RTK执行来自卫星的信号频率的波长计数和相位测量以获得精确的位置。基站中的第二个GPS具有大气失真测量，并将该数据传达给无人机以用于补偿大气条件。这就是我们如何获得1.5厘米的分辨率。“
具有磁力计相对于地面提供角度信息。这不仅需要飞行，而且需要降落，因为只有六个可能的旋转位置中的一个，可让无人机与充电连接器绑定（图3.）。
图3.在基站休息时，无人机的电池可以充电。
在升降机上，寄生虫的电子产品记录了基地的位置，以便它知道返回的位置。这是必不可少的，因为基数可以在每个部署的不同位置设置。“我们可以选择使用相机捕捉基站位置的图片，并使用图像软件来定位返回的基础，但我们不需要它。无人机可以使用其他传感器找到基站，“Travnikar说。“无人机可以根据需要使用任何相机进行视觉，红外线热检测等。”
对于起飞和降落，无人机必须与基站沟通，以便门打开和闩锁释放。它发生在除以a433 MHz.关联。消息告诉基数打开并关闭门和锁存器。“基地是无人机的奴隶，”Travnikar说。“它拥有自己的覆盆子PI板，用于控制机器人，闩锁，灯光和板载锂电池充电器，用于为无人机充电。”在目前的设计中，基站需要AC主电源，两者都是自身的，并为无人机的电池充电。“它可以改装电池操作，”Travnikar说。“所有它需要的是28 VDC。”Nick Sorensen是设计用于无人机的配电板，还设计了锂电池充电器，为涓流充电提供恒定电流，可用于快速充电和恒定电压。
基站设计
Travnikar在项目中的角色主要集中在基站机械设计上。由弯曲导向器组成的六角形“环”将无人机对齐其在降落时的静止位置（参见下面的视频）。为了提供从底座到无人机的明确视线，门必须向开放的开放，以便无人机进入和退出。门向“平坦”位置打开，以消除它们与基站的侧面碰撞的任何机会。关闭时，门覆盖无人机，略高的形状让我们流出水流。图4.显示一个开口门的基站。
图4。Oddisy基站的一扇门是开着的。伺服电机打开和关闭门。
“六边形的斜屋顶提供了一些真正狂野的角度，”Travnikar指出。“我们必须制造像95.67度这样的角度的部件。我必须专门设计工具，使金属板弯曲成这样的角度。”
学生们经历了几个潜在的设计，用于在解决一个之前移动门。万博投注网址他们最初想考虑使用打开和关闭汽车窗口的电机，添加限位开关。不幸的是，限位开关不提供对门的速度的反馈。相反，该团队选择了货架伺服电机，其提供位置和速度信息，甚至让一个门以不同的速率打开和关闭，这取决于门是否正在打开或关闭。“我们还获得强行反馈数据。如果某些东西阻碍了门打开或关闭，系统会知道并停止门动。“
由学生们拍摄的下面的视频显示了WPI足球场上的奇怪飞行。