THIẾT KẾ MÁY BAY TRỰC THĂNG MÔ HÌNH 4 CÁNH QUẠT ĐỂ THU THẬP KHÔNG ẢNH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ MÁY BAY TRỰC THĂNG MÔ HÌNH CÁNH QUẠT ĐỂ THU THẬP KHÔNG ẢNH Mã số: T2013-16 Chủ nhiệm đề tài: TS NGUYỄN CHÁNH NGHIỆM Cần Thơ, 12/2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ MÁY BAY TRỰC THĂNG MÔ HÌNH CÁNH QUẠT ĐỂ THU THẬP KHÔNG ẢNH Mã số: T2013-16 Xác nhận trường Đại học Cần Thơ (ký, họ tên, đóng dấu) Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) Nguyễn Chánh Nghiệm Cần Thơ, 12/2013 THÀNH VIÊN THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI STT Họ tên Đơn vị công tác Nguyễn Chánh Nghiệm Bộ môn Tự động hóa – Khoa Công Nghệ Nguyễn Thanh Nhã Bộ môn Tự động hóa – Khoa Công Nghệ Trần Nhựt Thanh Bộ môn Tự động hóa – Khoa Công Nghệ Cao Hoàng Tiến Bộ môn Công nghệ Nông thôn – Khoa Phát triển Nông thôn; Sinh viên cao học chuyên ngành Tự động hóa, Khóa 2011, ĐH Bách Khoa TP Hồ Chí Minh Trần Hoàng Sang Sinh viên lớp Kỹ thuật điều khiển & Tự động hóa Khóa 35 Nguyễn Khánh Dương Sinh viên lớp Cơ điện tử Khóa 35 ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH STT Tên đơn vị Họ tên người đại diện đơn vị Bộ môn Tự động hóa, Khoa Công Nghệ, Đại học Cần Thơ TS Võ Minh Trí, Trưởng Bộ môn MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH iii DANH MỤC BẢNG BIỂU v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii TÓM TẮT ix THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU xi PHẦN MỞ ĐẦU 1 Tổng quan tình hình nghiên cứu Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu Phương pháp nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu PHẦN KẾT QUẢ CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ MÔ HÌNH 1.1 Thiết kế khung cho quadrotor 1.1.1 1.1.2 Các thiết kế đề xuất Ưu nhược điểm thiết kế đề xuất 1.2 Thiết kế giá đỡ cho camera 10 1.3 Giải pháp chống rung động 11 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 13 2.1 Động chiều không chổi than 13 2.2 Cánh quạt 14 2.3 Bộ điều tốc động 16 2.4 Pin lipo 18 2.5 Bộ điều khiển từ xa 19 2.6 Bo mạch điều khiển trung tâm 22 2.6.1 2.6.2 2.6.3 Nguồn điện 22 Các ngõ vào 24 Các cảm biến tích hợp bo mạch APM 2.5 26 2.7 Phần mềm mission planner 28 2.7.1 2.7.2 Kết nối với board mạch APM 29 Các chế độ bay 31 2.8 Phần mềm điều khiển camera 38 2.8.1 2.8.2 2.8.3 2.8.4 Cài đặt phần firmware CHDK thích hợp cho loại máy ảnh Canon hỗ trợ 38 Viết chương trình script cho máy ảnh 41 Chuẩn bị dây kết nối máy ảnh với bo mạch APM 44 Thiết lập cấu hình Mision Planner 44 i Báo cáo tổng kết đề tài NCKH 2013 Đại học Cần Thơ CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47 3.1 Kết 47 3.1.1 3.1.2 Kiểm tra độ rung động quadrotor 47 Thu thập ảnh sử dụng máy ảnh kỹ thuật số Canon 48 3.2 Thảo luận 48 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49 Kết luận: 51 Kiến nghị: 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 PHỤ LỤC BẢN VẼ THIẾT KẾ QUADROTOR 57 THUYẾT MINH ĐỀ TÀI 69 DANH SÁCH HƯỚNG DẪN LUẬN VĂN ĐẠI HỌC 75 BIÊN NHẬN NỘP NỘP BÀI BÁO 77 ii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 (a) Mô hình CAD thiết kế (b) Mô hình thực tế Hình 1.2 (a) Mô hình CAD thiết kế (b) Mô hình thực tế Hình 1.3 Kẹp nhựa (a) mô hình CAD (b) mô hình thực tế thiết kế Hình 1.4 Mô hình thực tế quadrotor với thiết kế Hình 1.5 Mô hình CAD giá đỡ máy ảnh 10 Hình 1.6 Mặt trước (a) mặt sau (b) giá đỡ máy ảnh 11 Hình 1.7 Tấm cao su chống rung động 11 Hình 1.8 Dây curoa dùng cách ly rung động với mạch điều khiển 12 Hình 1.9 Nhựa cao su dùng cách ly rung động lên mạch điều khiển 12 Hình 1.10 Mạch điều khiển chống rung động 12 Hình 2.1 Động HiModel A2212/13T 13 Hình 2.2 Sải cánh X góc pitch Y cánh quạt 15 Hình 2.3 Cánh quạt FC 10x4.5” 15 Hình 2.4 Bố trí chiều quay động 16 Hình 2.5 Điện áp cấp cho ba pha động BLDC 16 Hình 2.6 Tầng công suất ESC [15 17 Hình 2.7 ESC HW30A 17 Hình 2.8 Pin Li-Po Wild Scorpion 2800mAh, 35C 19 Hình 2.9 Bộ điều khiển SkyFly kênh 20 Hình 2.10 Bộ phát tín hiệu điều khiển SkyFly FS CT6B chức kênh 21 Hình 2.11 Bộ thu tín hiệu điều khiển SkyFly FS R6B 21 Hình 2.12 Mạch APM 2.5 sơ đồ nguồn điện cung cấp 23 Hình 2.13 Cấp nguồn cho bo mạch APM 2.5 sử dụng mô-đun nguồn 3DR 23 Hình 2.14 Các cổng kết nối bo APM 2.5 24 Hình 2.15 Thiết lập ngõ vào tín hiệu điều khiển từ xa theo dạng (a) biến điệu độ rộng xung PWM dạng biến điệu vị trí xung PPM 25 Hình 2.16 Kết nối mô-đun GPS tích hợp cảm biến từ trường với bo APM 25 Hình 2.17 Kết nối tín hiệu điều khiển động cho ESC quadrotor 26 Hình 2.18 Các chức cổng Analog bo mạch APM 2.5 27 Hình 2.19 Cảm biến quay hồi chuyển gia tốc kế trục MPU 6000 27 Hình 2.20 Cảm biến áp suất khí MS5611-10BA 27 Hình 2.21 La bàn số (HMC5883L-TR) 28 Hình 2.22 Giao diện phần mềm Mission Planner 28 Hình 2.23 Cổng kết nối USB bo mạch APM 29 Hình 2.24 Kết nối bo mạch APM với phần mềm Mission Planner 29 Hình 2.25 Chọn phần mềm cho bo mạch APM 30 Hình 2.26 Kết nối thành công với Mavlink 30 Hình 2.27 Thiết lập hành trình bay với phần mềm Mission Planner 31 Hình 2.28 Thiết lập chế độ bay cho APM phần mềm Mission Planner 31 Hình 2.29 Chế độ bay Alt Hold 32 Hình 2.30 Chế độ bay Loiter 33 Hình 2.31 Chế độ bay RTL 34 Hình 2.32 Chế độ bay Auto 35 Hình 2.33 Chế độ bay Circle 36 Hình 2.34 Chế độ bay Position 37 Hình 2.35 Chế độ bay Guided 38 Hình 2.36 Phần mềm STICK tự động tìm phiên CHDK phù hợp cho Canon Powershot A550 39 iii Báo cáo tổng kết đề tài NCKH 2013 Đại học Cần Thơ Hình 2.37 Quá trình tải CHDK vào nhớ máy: (a) Chọn Firm Update (b) Thực update firmware 40 Hình 2.38 Main Menu CHDK 41 Hình 2.39 Cho phép điều khiển máy ảnh qua cổng USB 41 Hình 2.40 Chương trình script dùng điều khiển chụp ảnh 42 Hình 2.41 Menu sau cho phép điều khiển từ xa 42 Hình 2.42 Script menu 43 Hình 2.43 Chọn thực thi script “E38_APM.BAS” 43 Hình 2.44 Script “E38_APM.BAS” thực thi 43 Hình 2.45 Cấu hình kiểu tín hiệu cho ngõ A9 APM: Kiểu Relay (ON/OFF) 44 Hình 2.46 Định nghĩa tín hiệu cho ngõ A9 APM dùng để kích hoạt camera 45 Hình 3.1 Dữ liệu gia tốc theo trục X, Y, Z trước thực giảm rung động 47 Hình 3.2 Dữ liệu gia tốc theo trục X, Y, Z sau thực giảm rung động 47 Hình 3.3 Ảnh chụp từ quadrotor: (a) Khoa Công Nghệ (b) Thư viện Khoa Công Nghệ, Đại học Cần Thơ 48 iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Khối lượng thiết kế đề xuất Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật động HiModel A2212/13T 14 Bảng 2.2 Thông số sức nâng động HiModel A2212/13T 14 Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật ESC HW30A 18 Bảng 1.4 Thông số kỹ thuật Pin LiPo Wild Scorpion 2800mAh 35C 19 Bảng 2.5 Thông số kỹ thuật phát SkyFly FS CT6B 21 Bảng 2.6 Thông số kỹ thuật thu SkyFly FS R6B 22 Bảng 2.7 Điện áp yêu cầu sử dụng nguồn cấp điện 23 Bảng 2.8 Điện áp yêu cầu sử dụng nguồn cấp điện riêng biệt 23 v Báo cáo tổng kết đề tài NCKH 2013 Đại học Cần Thơ 63 Báo cáo tổng kết đề tài NCKH 2013 64 Đại học Cần Thơ Báo cáo tổng kết đề tài NCKH 2013 Đại học Cần Thơ 65 Báo cáo tổng kết đề tài NCKH 2013 66 Đại học Cần Thơ Báo cáo tổng kết đề tài NCKH 2013 Đại học Cần Thơ 67 Báo cáo tổng kết đề tài NCKH 2013 68 Đại học Cần Thơ 69 Báo cáo tổng kết đề tài NCKH 2013 70 Đại học Cần Thơ Báo cáo tổng kết đề tài NCKH 2013 Đại học Cần Thơ 71 Báo cáo tổng kết đề tài NCKH 2013 72 Đại học Cần Thơ Báo cáo tổng kết đề tài NCKH 2013 Đại học Cần Thơ 73 Báo cáo tổng kết đề tài NCKH 2013 Đại học Cần Thơ DANH SÁCH HƯỚNG DẪN LUẬN VĂN ĐẠI HỌC 75 Báo cáo tổng kết đề tài NCKH 2013 Đại học Cần Thơ BIÊN NHẬN NỘP NỘP BÀI BÁO 77 ... nhiên, vấn đề thiết kế máy bay cánh quạt để thu thập không ảnh chưa thực Vì vậy, đề xuất thiết kế máy bay trực thăng mô hình cánh quạt để thu thập không ảnh bước để đưa loại máy bay vào thực tế ứng... Thiết kế máy bay trực thăng mô hình cánh quạt để thu thập không ảnh trình bày tổng quát trình thiết kế máy bay trực thăng bốn cánh quạt (quadrotor) cỡ nhỏ có giá đỡ cho máy ảnh kỹ thu t số để. .. đặt nghiên cứu thiết kế máy bay trực thăng cánh quạt với khả thu thập ảnh Điều hiểu thiết kế máy bay cánh quạt, tích hợp camera để thu thập không ảnh, xây dựng phần mềm giao tiếp thiết bị, bước