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盘点无人机飞控大脑与MEMS传感器

盘点无人机飞控大脑与MEMS传感器,制造一个大脑并不容易。大黄蜂的大脑中有100多万个相互联系的神经元细胞,帮助它完成各种意识活动。2014年年末,一个科学家团队曾给一个有轮子的乐高机器人安装过一个数

制作一个大脑并不简略。大黄蜂的大脑中有100多万个彼此联络的神经元细胞,协助它完结各种认识活动。2014年年底,一个科学家团队曾给一个有轮子的乐高机器人安装过一个数字蠕虫大脑,可是这样的大脑只需302个神经元细胞。到现在为止,“绿色大脑计划”团队只重建了黄蜂大脑中与视觉有关的部分。可是这样的作用现已十分令人震惊了。无人机运用视频摄像头和人工大脑软件沿着走廊飞翔,飞翔形式就和经过训练完结相同使命的大黄蜂如出一辙。现在,这个虚拟大脑还只能追寻方位的移动,而无法辨认色彩或形状。“绿色大脑计划”的科学家期望,过一段时间能够用数字重建完好的大黄蜂大脑,并制作出第一台像大黄蜂相同自动举动的机器人。可是现在,他们的要点还放在重建大黄蜂的视觉体系和嗅觉体系。

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飞控的大脑:微操控器

在四轴飞翔器的飞控主板上,需求用到的芯片并不多。现在的玩具级飞翔器还仅仅简略地在空中飞翔或逗留,只需能够接纳到遥控器发送过来的指令,操控四个马达带动桨翼,基本上就能够完成飞翔或悬停的功用。意法半导体高档商场工程师介绍,无人机/多轴飞翔器首要部件包含飞翔操控以及遥控器两部分。其间飞翔操控包含电调/马达操控、飞机姿势操控以及云台操控等。现在干流的电调操控方法首要分红BLDC方波操控以及FOC正弦波操控。

新唐的MCU担任人表明: 多轴飞翔器由遥控, 飞控,动力体系, 航拍等不同模块构成, 依据不同等级产品的需求,会选用到不同CPU内核。例如小四轴的飞翔主控, 因功用单纯, 体积小, 有必要一起整合遥控接纳, 飞翔操控及动力驱动功用;中高阶多轴飞翔器则选用内建 DSP 及浮点运算单元的, 担任飞翔主控功用,驱动无刷电机的电调(ESC)板则选用MINI5($1.0889)系列规划。低阶遥控器运用 SOP20 封装的4T 8051 N79E814;中高阶遥控器则选用Cortex-M0 M051系列。别的, 内建ARM9及H.264视频边译码器的N329系列SOC则使用于2.4G及5.8G的航拍体系。在飞控主板上,现在操控和处理用得最多的仍是MCU而不是CPU。由于关于飞翔操控方面首要都是浮点运算,简略的ARM Cortex-M4内核32位MCU都能够很好的满意。有的传感器MEMS芯片中现已集成了DSP,与之调配的话,愈加简略的8位单片机也能够做到。

高通和英特尔推的飞控主芯片

CES上咱们看到了高通和英特尔展现了功用更为丰厚的多轴飞翔器,他们选用了比微操控器(MCU)更为强壮的CPU或是ARM Cortex-A系列处理器作为飞控主芯片。例如,高通CES上展现的Snapdragon Cargo无人机是根据高通Snapdragon芯片开发出来的飞翔操控器,它有无线通讯、传感器集成和空间定位等功用。Intel CEO Brian Krzanich也亲安闲CES上演示了他们的无人机。这款无人机选用了“RealSense”技能,能够建起3D地图和感知周围环境,它能够像一只蝙蝠相同飞翔,能自动防止障碍物。英特尔的无人机是与一家德国工业无人机厂商Ascending Technologies合作开发,内置了高达6个英特尔的“RealSense”3D摄像头,以及选用了四核的英特尔凌动(Atom)处理器的PCI- express定制卡,来处理间隔远近与传感器的实时信息,以及怎么防止近间隔的障碍物。这两家公司在CES展现如此强壮功用的无人机,一是看好无人机的商场,二是美国行将推出相关法规,对无人机的飞翔将有严厉的管控。

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此外,活泼在在机器人商场的欧洲处理器厂商XMOS也表明现已进入到无人机范畴。XMOS公司商场营销和事务拓宽副总裁Paul Neil博士表明,XMOS的xCORE多核微操控器系列已被一些无人机/多轴飞翔器的OEM客户选用。在这些体系中,XMOS多核微操控器既用于飞翔操控也用于MCU内部通讯。

Paul Neil说:xCORE多核微操控器具有数量在8到32个之间的、频率高达500MHz 的32位RISC内核。xCORE器材也带有Hardware Response I/O接口,它们可提供杰出的硬件实时I/O功能,一起随同很低的推迟。“这种多核解决计划支撑彻底独登时履行体系操控与通讯使命,不发生任何实时操作体系(RTOS)开支。xCORE微操控器的硬件实时功能使得咱们的客户能够完成十分准确的操控算法,一起在体系内无颤动。xCORE多核微操控器的这些长处,正是招引比如无人机/多轴飞翔器这样的高可靠性、高实时性使用用户的要害之处。”

多轴飞翔器需求用到四至六颗无刷电机(马达),用来驱动无人机的旋翼。而马达驱动操控器便是用来操控无人机的速度与方向。原则上一颗马达需求装备一颗8位MCU来做操控,但也有一颗MCU操控多个BLDC马达的计划。

多轴无人机的MEMS传感

某无人机计划商总司理以为,现在业界的玩具级飞翔器,尽管大部分从三轴晋级到了六轴MEMS,但一般选用的都是消费类产品如平板或手机上较常用的价格灵敏型类型。在专业航拍以及专为航模本站开发的中高端无人机上,则会用到质量更为价格更高的传感器,以保证无人机更为安稳、安全的飞翔。这些 MEMS传感器首要用来完成飞翔器的平稳操控和辅佐导航。飞翔器之所以能悬停,能够做航拍,是由于MEMS传感器能够检测飞翔器在飞翔过程中的俯仰角和滚转角改变,在检测到视点改变后,就能够操控电机向相反的方向滚动,从而到达安稳的作用。这是一个典型的闭环操控体系。

ADI亚太区微机电产品商场和使用司理表明,ADI产品首要的优势便是在各种恶劣条件下,均可取得高精度的输出。以陀螺仪为例,它的抱负输出是只呼应角速度改变,但实际上受规划和工艺的约束,陀螺对加速度也是灵敏的,便是咱们在陀螺仪数据手册上常见的deg/sec/g的目标。关于多轴飞翔器的使用来说,这个目标尤为重要,由于飞翔器中的马达一般会带来较激烈的振荡,一旦减震操控欠好,就会在飞翔过程中发生很大的加速度,那势必会带来陀螺输出的改变,从而引起视点改变,马达就会误动作,最终给终端用户的直观感觉便是飞翔器并不平稳。

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