四軸搭載無(wú)線(xiàn)充電，低電壓自動(dòng)充電！

項(xiàng)目簡(jiǎn)介：
本項(xiàng)目是基于IDT無(wú)線(xiàn)充電15W模塊充電模塊與四軸F450無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)的。通過(guò)在無(wú)人機(jī)機(jī)架上搭載無(wú)線(xiàn)充電模塊接受端，當(dāng)檢測(cè)到電壓較低時(shí)觸發(fā)充電請(qǐng)求，控制無(wú)人機(jī)到達(dá)充電發(fā)射端附近時(shí)，由超聲波模塊進(jìn)行檢測(cè)并降落完成充電。
硬件說(shuō)明：
硬件設(shè)計(jì)上包括主控模塊，電調(diào)，無(wú)線(xiàn)遙控接收器，超聲波模塊和無(wú)線(xiàn)接收轉(zhuǎn)換器等。

硬件框圖如下圖1所示：

主控模塊可由APM2.8模塊或自助研發(fā)的STM32飛控，本項(xiàng)目主要使用自研STM32飛控，主控芯片為STM32F207，主要對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及控制，同時(shí)對(duì)機(jī)體電池電量進(jìn)行采集及判斷。原理圖如下圖2所示。

超聲波模塊是采用外購(gòu)的KS103模塊，如圖3所示,測(cè)距最大距離8米，盲區(qū)為最小1cm之內(nèi)。測(cè)量精度平均3mm,最高達(dá)1mm.而且相當(dāng)靈敏。具有目前其他同類(lèi)超聲波模塊產(chǎn)品所無(wú)法達(dá)到的性能優(yōu)勢(shì)和質(zhì)量保障。測(cè)量距離，溫度，光強(qiáng)，三合一功能。適用于機(jī)器人準(zhǔn)確測(cè)距避障，撲火機(jī)器人，趨光機(jī)器人，四軸飛控定高，工業(yè)測(cè)距，身高體重儀測(cè)量身高，以及安防等領(lǐng)域。本作品是利用模塊定高功能的同時(shí)也給無(wú)線(xiàn)充電作為引導(dǎo)充電指示，對(duì)于飛控上的接口如圖4所示。

 供電系統(tǒng)分為12V轉(zhuǎn)5V，12V轉(zhuǎn)3.3V，皆采用開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行穩(wěn)壓給各項(xiàng)子功能電路使用，如圖5所示

在機(jī)體上，需要對(duì)無(wú)線(xiàn)充電電池電壓進(jìn)行檢測(cè)并判斷，所以板子上了一個(gè)檢測(cè)和判斷電路，如圖6所示

軟件說(shuō)明：
軟件使用了MDK4.74平臺(tái)對(duì)STM32F207進(jìn)行開(kāi)發(fā)和代碼編譯下載，手機(jī)使用自開(kāi)發(fā)APP與藍(lán)牙模塊進(jìn)行通信，相關(guān)文檔資料和程序代碼上傳在附件。
在實(shí)際調(diào)試過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)不同的姿態(tài)解算，數(shù)據(jù)融合方法對(duì)飛行器的穩(wěn)定性的影響很大，我們使用了Mahony四元數(shù)解算。四軸姿態(tài)的表示可以用歐拉角，也可以用四元數(shù)。姿態(tài)檢測(cè)算法作用就是將加速度計(jì)、陀螺儀，磁力計(jì)的測(cè)量值解算成姿態(tài)，進(jìn)而作為系統(tǒng)的反饋量。在獲取傳感器值之前需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，濾波算法主要是將獲取到的陀螺儀和加速度計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪聲及融合，得出正確的角度數(shù)據(jù)（歐拉角或四元數(shù)），主要采用互補(bǔ)濾波或者卡爾曼濾波。
無(wú)線(xiàn)充電是通過(guò)主控判斷電池電量低于設(shè)定值之后提醒飛控手后飛到地面充電發(fā)射端附近，通過(guò)檢測(cè)地面超聲波發(fā)射器的位置進(jìn)行左右對(duì)準(zhǔn)后下降充電。
演示效果：
無(wú)人機(jī)整體實(shí)物圖

無(wú)人機(jī)運(yùn)行工作圖

無(wú)線(xiàn)充電模塊安裝圖

附件內(nèi)容截圖：

【轉(zhuǎn)載自電子發(fā)燒友】