Board quadricottero Open Source

Clicca qui per leggere l’articolo completo presentato su Elettronica In n. 205 – Maggio 2016 e n. 206 Giugno 2016

• PITCH: rappresenta il beccheggio, ovvero l’oscillazione sull’asse trasversale.
• ROLL: detto anche rollio, è il termine usato per definire la rotazione del modello sul proprio asse longitudinale.
• YAW: rotazione di coda, cioè la rotazione del modello sul proprio asse verticale.
• PASSO: indica l’inclinazione della pala dell’elica rispetto il piano di rotazione.
• CLASSE: indica la categoria a cui appartiene il quadricottero, identificata dalla distanza in diagonale tra due motori in millimetri.
• ESC: acronimo di electronic speed controller ovvero il driver di potenza per i motori brushless.
• BEC: acronimo di battery eliminator circuit indica che l’ESC è fornito di regolatore di tensione interna.
• PDB: acronimo di power distribution board ovvero lo stampato usato per portare l’alimentazione della batteria a tutti gli ESC.
• MODE2: modalità di utilizzo del telecomando con gas e yaw a sinistra ed il controllo pitch e roll sulla destra.
• MODE1: modalità di utilizzo del telecomando con gas e yaw a destra e pitch e roll sulla sinistra.
• BIND: indica l’associazione tra il telecomando ed il ricevitore in apparati radio RC.
• PID: indica la terna dei parametri proporzionale, integrativo e derivativo di un controllo.

Se il microcontrollore della scheda è sprovvisto di bootloader è necessario caricarlo; allo scopo potete usare un apposito programmatore o più semplicemente una scheda Arduino facente funzioni di programmatore. In quest’ultimo caso consultate la Tabella 2 per conoscere le connessioni da effettuare tra la scheda programmatore e la nostra. Poi aprite l’IDE di Arduino e caricate lo sketch di esempio denominato ArduinoISP.ino sulla Arduino usata come programmatore, quindi accedendo al menu Strumenti>tipo di Arduino impostate come scheda target “Arduino Mega 2560 or Mega ADK”; fatto ciò impostate Arduino come programmatore (Strumenti>Programmatore>Arduino as ISP) quindi avviate la programmazione con il comando Strumenti>Scrivi il Bootloader.
A procedura completata (sono richiesti alcuni minuti) sconnettete il programmatore ed interfacciate la scheda al PC tramite l’ausilio di un convertitore USB/Seriale connesso al connettore FDTI; la vostra scheda sarà vista dall’IDE di Arduino come una scheda Arduino Mega. Potrebbe succede che a fine procedura compaia l’errore “avrdude: verification error, first mismatch at byte 0x1e000” accorso durante la rilettura dei fuses scritti, anche se la procedura di scrittura è andata buon fine.

Il firmware che gira all’interno della scheda non è dei più semplici:
oltre alla stabilizzazione del volo c’è da gestire gli allarmi, la telemetria, la posizione e tanto altro, per questo abbiamo preferito utilizzare un software già esistente, completamente open source e sviluppato negli ultimi anni anche col contributo degli appassionati in rete, denominato MultiWii. Esso permette di controllare multicotteri, elicotteri ed aerei; il sito di riferimento è www.multiwii.com (la versione italiana è www.multiwii.it). Il progetto è nato utilizzando il giroscopio di un Nintendo Wii Motion Plus (il più economico e facile da reperire all’epoca) e una scheda Arduino mini pro, ma ora supporta un gran numero di sensori e schede. Il firmware è molto leggero e può girare su un piccolo Atmega 328, ma con tutte le funzioni attivate (navigazione e GPS) è necessario utilizzare un Atmega 2560. Il software viene gestito nel repository https://code.google.com/p/multiwii/. Scaricando il pacchetto software si dispone del software per Arduino e la GUI, scritta in Processing, da far girare sul PC per gestire le impostazioni e la telemetria. Il software per Arduino usa solo librerie di sistema e quindi il suo utilizzo è immediato disponendo del solo IDE di Arduino. Per configurare la board e usare la telemetria e la pianificazione missioni, è disponibile anche il software WinGui e una applicazione per smartphone Android.