✈️ مباحث تکنولوژی پرواز، مرجع معماری فلایت کنترل ها ✈️

پلتفرم Ardupilot (مبتنی بر پلتفرم رباتیک Arduino) مدت‌هاست که وجود دارد. در سال ۲۰۰۷، توسط شرکتی به نام 3D Robotics طراحی شد. این پلتفرم یک کدباز (کاملاً قابل برنامه‌ریزی) است و از سال ۲۰۱۳ با ظهور خط تولید Pixhawk، در تطبیق‌پذیری و قابلیت‌های خود به طور چشمگیری گسترش یافته است. آخرین نسخه (۲.۱ در زمان نگارش این کتاب) از طریق قابلیت‌های گسترش قدرت پردازش از طریق ماژول محاسباتی اختیاری Intel Edison و اضافه شدن Cube، تطبیق‌پذیری و پایداری بیشتری را پیاده‌سازی می‌کند. Cube شامل یک آرایه حسگر سه‌گانه افزونگی از ژیروسکوپ‌ها، شتاب‌سنج‌ها، مغناطیس‌سنج‌ها و فشارسنج‌ها است که در یک پلتفرم Cube شکل بالشتکی قرار گرفته‌اند که برای به حداقل رساندن لرزش و تداخل الکترونیکی طراحی شده است. علاوه بر Intel Edison، می‌توانید از پردازنده‌های کمکی Rasberry Pi، ODroid، NVidia TX1 و BeaglePilot برای سفارشی‌سازی عملکرد Pixhawk 2.1 خود به هر شکلی که می‌خواهید استفاده کنید. اگرچه هر Pixhawk 2.1 پورت Edison ندارد (اگر قصد استفاده از Edison را دارید، در لیست Pixhawk که می‌خرید باید به صراحت Edison Ready نوشته شده باشد)، سایر پردازنده‌های کمکی را می‌توان به هر برد Pixhawk اضافه کرد.

احساس سردرگمی می‌کنید؟ خوب است. پس به هدف خود رسیده‌اید و به شما نشان داده‌ایم که قابلیت‌های Pixhawk بسیار گسترده است. در واقع، آنقدر گسترده که یک مغز پلتفرم رباتیک کامل است که قادر به انجام تقریباً هر چیزی است که می‌توانید تصور کنید. محدودیت‌های Pixhawk فقط در حد مهارت‌های برنامه‌نویسی شماست.

برای افشای کامل، در اینجا خیلی وارد زبان‌های برنامه‌نویسی و دستورات موجود در آنها برای سفارشی‌سازی Pixhawk نمی‌شویم. این می‌تواند به تنهایی یک کتاب کامل، یا بهتر است بگوییم مجموعه‌ای از کتاب‌ها باشد. در عوض، ما به بررسی Pixhawk خواهیم پرداخت، زیرا می‌توان آن را در حالت آماده (با تغییرات جزئی) برای اهداف عملی به کار برد.

نکته مهم این است که اگر DJI نماینده سیستم‌های اختصاصی باشد (البته سیستم‌های اختصاصی با کیفیت بسیار بالا)، Pixhawk نماینده معماری باز است. DJI مانند اپل و Pixhawk مانند لینوکس خواهد بود.

حالا می‌توانید نفس بکشید. ما شما را با صفحات و صفحات کدنویسی وحشت‌زده و سردرگم نخواهیم کرد. بیایید به خود دستگاه بپردازیم.

تصویر زیر Pixhawk 2.1 را نشان می‌دهد:

اگرچه در نگاه اول، رابط کاربری دوشاخه‌ها روی خود دستگاه پیچیده به نظر می‌رسد، اما باید نگاه دقیق‌تری به آن بیندازید. هر نوع دوشاخه اندازه و شکل منحصر به فردی با برچسبی کاملاً واضح دارد. در ادامه‌ی کتاب، عمیق‌تر به تمام دوشاخه‌ها و موارد دیگر خواهیم پرداخت. اما فقط برای آشنایی، بیایید نگاهی سریع به چند مورد بیندازیم:

پورت‌های CAN: پورت CAN را به عنوان یک پورت CAN-do در نظر بگیرید. یک گذرگاه CAN یک روش رایج برای ارتباط بین دستگاه‌ها (مانند سنسورها) و Pixhawk است. همچنین می‌توانید این دستگاه‌ها را به صورت زنجیره‌ای متصل کنید. به عنوان مثال، یکی از دستگاه‌هایی که ممکن است بخواهید به پورت CAN وصل کنید، می‌تواند یک لوله پیتوت (دیجیتال) باشد.

پورت‌های TELEM: Telem مخفف telemetry است. اینها اساساً پورت‌هایی هستند که می‌توانند دستورات و اطلاعات مربوط به آنچه دقیقاً در Pixhawk اتفاق می‌افتد را ارسال و دریافت کنند. دستگاه‌هایی مانند پردازنده‌های کمکی (به جز Edison) 

Display (HUD) : که اطلاعات را روی یک فید ویدیویی برای انتقال به زمین پوشش می‌دهد، به این پورت‌ها متصل می‌شوند.

پورت‌های ADC: پورت‌های ADC برای سنسورهای آنالوگ هستند. سنسورهای آنالوگ معمولاً یک ولتاژ (به جای یک سیگنال اطلاعات دیجیتال) برمی‌گردانند. اینها معمولاً برای لوله‌های پیتوت آنالوگ استفاده می‌شوند.

پورت‌های I2C: بسیار شبیه به پورت‌های CAN، پورت‌های I2C می‌توانند انواع مختلفی از دستگاه‌ها را از طریق یک هاب مدیریت کنند.

پورت‌های GPS: این پورت‌ها به سادگی جایی هستند که سنسور GPS شما به آن متصل می‌شود. اما چرا دو پورت وجود دارد؟ این درخواستی بوده که 3D Robotics از کاربران دریافت کرده است. GPS دوگانه می‌تواند حسگر موقعیت مکانی بهتری را ارائه دهد. هر کدام از سنسورها سیگنال بهتری داشته باشند، همان چیزی است که Pixhawk از آن استفاده می‌کند. اگر فقط یک سنسور متصل باشد، تمام وقت از آن سنسور استفاده می‌کند.

پورت‌های برق: برخلاف آنچه ممکن است فکر کنید، این پورت‌ها برای تأمین برق دستگاه‌هایی که Pixhawk کنترل می‌کند، در نظر گرفته نشده‌اند. در عوض، این پورت‌ها وضعیت منبع تغذیه (باتری) را می‌خوانند و ولتاژ را به سنسورها و خود واحد تأمین می‌کنند. برق مورد نیاز سروو موتورها، کنترل‌کننده‌های سرعت یا سایر دستگاه‌هایی که Pixhawk کنترل می‌کند باید از طریق یک BEC به ریل سروو موتور تأمین شود.

خروجی اصلی/خروجی AUX: اینها پورت‌هایی هستند که هر چیزی را که با Pixhawk خود کنترل می‌کنیم به آنها متصل می‌شود. اینها معمولاً سروو موتورها و کنترل‌کننده‌های سرعت برای موتورها خواهند بود.