第1步：飛行鏡頭

這是我的第二次試飛，直升機(jī)已經(jīng)調(diào)整好并準(zhǔn)備進(jìn)行植物分析。我的動(dòng)作相機(jī)上有一些板載錄音，你可以從鳥眼觀察我們美麗的環(huán)境。如果您想查看NDVI錄音，請(qǐng)轉(zhuǎn)到此指令的最后一步。不幸的是，我沒有時(shí)間全力以赴如何引導(dǎo)這個(gè)三旋翼的視頻，但我已經(jīng)上傳了這個(gè)短飛行測(cè)試視頻。

第2步：必需的工具和部件

除了木質(zhì)噴桿和噴漆外，我每個(gè)部分都有在我的工具箱里閑逛，所以這個(gè)項(xiàng)目的總成本對(duì)我來說大約是5美元，但我會(huì)嘗試找到eBay或Banggood鏈接到我使用的每個(gè)部分。我強(qiáng)烈建議您四處尋找零件，也許您可以獲得比我更好的價(jià)格。

工具

烙鐵

Dremel工具

3D打印機(jī)（我沒有，我的朋友幫幫我了）

切割工具

剪線鉗

超級(jí)膠水

Zip Ties （其中很多， 2種尺寸）

油漆噴涂（用你喜歡的顏色 - 我用黑色）

零件

ArduCopter飛行控制器（我使用舊的APM 2.8，但你應(yīng)該選擇PixHawk或PIX Mini）

帶磁強(qiáng)計(jì)的GPS天線

MAVLink Telelemetry模塊（用于地面站通信）

6CH接收器+發(fā)射器

視頻發(fā)射器

伺服電機(jī)（扭矩至少1.5kg）

10“螺旋槳（2 CCW，1 CW +額外更換）

3 30A SimonK E. SCs （電子速度控制器） + 3 920kv電機(jī)

3S電池5.2Ah

覆盆子Pi Zero W + NoIR PiCamera （帶有infrablue過濾器）

2條電池帶

振動(dòng)阻尼安裝座

1.2cm方形木制吊桿（我買了一根1.2米長(zhǎng)的桿）

2-3mm厚木質(zhì)板材

動(dòng)作相機(jī)（我使用了4k功能的GoPro克隆 - SJCAM 5000x）

這些是我用于我的部件無人機(jī)，隨意根據(jù)自己的喜好進(jìn)行修改。如果你不確定要使用什么，請(qǐng)發(fā)表評(píng)論，我會(huì)盡力幫助你。注意：我使用已停產(chǎn)的APM板作為飛行控制器，因?yàn)槲矣幸粋€(gè)備用。飛得很好，但是這個(gè)主板不再受支持，所以你應(yīng)該得到另一個(gè)與ArduCopter兼容的飛行控制器，以實(shí)現(xiàn)出色的GPS功能。

第3步：剪切框架

下載 frame.pdf 文件，打印并剪切。檢查打印尺寸是否正確，然后用鋼筆在木板上標(biāo)記形狀和孔。使用鋸切割框架并用3mm鉆頭鉆孔。你只需要其中兩個(gè)，我只做了4個(gè)作為備件。

第4步：組裝框架

我使用3毫米螺釘和螺母來組裝框架。我將每個(gè)吊桿切成35厘米長(zhǎng)，并將3厘米長(zhǎng)的吊桿留在框架的前部。不要過度擰緊關(guān)節(jié)，但要確保有足夠的摩擦力，以免手臂折疊。這是一個(gè)非常聰明的設(shè)計(jì)，我撞了兩次，沒有任何東西只折回來。

步驟5：為電機(jī)鉆孔

檢查電機(jī)螺絲的尺寸和它們之間的距離，然后在左右木臂上鉆兩個(gè)孔。我不得不在手臂上鉆一個(gè)5毫米深，8毫米寬的孔，這樣軸就有足夠的旋轉(zhuǎn)空間。用砂紙去除那些小碎片并吹掉灰塵。您不希望電機(jī)中有任何灰塵，因?yàn)檫@可能會(huì)導(dǎo)致不必要的摩擦和熱量。

第6步：折疊GPS裝載

我不得不為我的GPS天線鉆出額外的孔，以便更好地適應(yīng)。你應(yīng)該把你的羅盤放高，這樣它就不會(huì)干擾電機(jī)和電線的磁場(chǎng)。這是一個(gè)簡(jiǎn)單的折疊天線，可以幫助我保持設(shè)置盡可能緊湊。

第7步：繪制框架

現(xiàn)在你必須擰下一切并完成油漆工作。我最終選擇了這種啞光深黑色噴霧。我將零件連接在一個(gè)螺紋上并簡(jiǎn)單地涂上它們。要獲得非常好的效果，請(qǐng)使用2層或更多層的涂料。第一層可能看起來有點(diǎn)褪色，因?yàn)槟绢^會(huì)喝掉水分。嗯，這發(fā)生在我的情況下。

步驟8：安裝減振平臺(tái)

我有這個(gè)萬向節(jié)支架平臺(tái)，在我的版本中也兼作電池座。你必須用拉鏈和/或螺絲將它安裝在你的框架下面。電池的重量有助于吸收大量的振動(dòng)，因此您將獲得非常好的攝像機(jī)鏡頭。你也可以在塑料桿上安裝一些起落架，我覺得這是不必要的。這種黑色效果很好，此時(shí)你應(yīng)該有一個(gè)漂亮的框架，是時(shí)候設(shè)置你的飛行控制器了。

步驟9：設(shè)置ArduCopter

設(shè)置飛行控制器你需要一個(gè)額外的免費(fèi)軟件。在Mac OS上下載Windows上的Mission Planner或APM Planner。當(dāng)您插入飛行控制器并打開軟件時(shí)，向?qū)椭绦驅(qū)⒃谀闹靼迳习惭b最新固件。它還可以幫助您校準(zhǔn)指南針，加速度計(jì)，無線電控制器和飛行模式。

飛行模式

我建議使用穩(wěn)定，海拔高度保持，懶人，圓圈，返回家園和土地作為你的六種飛行模式。 Circle 在工廠檢查方面非常有用。它將圍繞給定的坐標(biāo)進(jìn)行軌道運(yùn)行，因此有助于以非常精確的方式從各個(gè)角度分析您的植物。我可以用棍子進(jìn)行軌道運(yùn)動(dòng)，但很難保持完美的圓形。 Loiter 就像在天空中停放無人機(jī)一樣，因此您可以拍攝高分辨率的NDVI圖像，如果您松開信號(hào)或松開無人機(jī)的方向， RTH 非常有用。

注意接線。使用原理圖將ESC插入正確的引腳，并在Mission Planner中檢查輸入通道的接線。永遠(yuǎn)不要用道具測(cè)試這些！

步驟10：安裝GPS，攝像頭和飛行控制器

一旦你的飛行控制器校準(zhǔn)后，您可以使用一些泡沫膠帶并將其安裝在框架的中間。確保它朝前并有足夠的空間容納電纜。使用3毫米螺絲安裝GPS并使用拉鏈將相機(jī)固定到位。這些GoPro克隆帶有所有安裝實(shí)用程序，因此安裝這個(gè)實(shí)用程序非常簡(jiǎn)單。

步驟11：電介質(zhì)和電源電纜

我的電池有一個(gè)XT60連接器，所以我將3根正極和3根負(fù)極焊接到一個(gè)母連接器的每個(gè)引腳上。使用一些熱縮管來保護(hù)連接不會(huì)使它們短路（您也可以使用電氣膠帶）。當(dāng)你焊接這些粗線時(shí)，將它們擦在一起并用銅線固定，然后加入大量熔化的焊料。您不希望沒有冷焊點(diǎn)，尤其是在為ESC加電時(shí)。

步驟12：接收器和天線

要獲得良好的信號(hào)接收，您必須將天線安裝在90度。我使用拉鏈和熱縮管將我的接收器天線安裝在我的無人機(jī)前面。大多數(shù)接收器都帶有電纜，并且通道標(biāo)有標(biāo)簽，因此應(yīng)該很容易設(shè)置它。

步驟13：尾部機(jī)制

尾部機(jī)制是三旋翼的靈魂。我在網(wǎng)上找到了這個(gè)設(shè)計(jì)，所以我試了一下。我覺得原來的設(shè)計(jì)有點(diǎn)弱，但是如果你扭轉(zhuǎn)了機(jī)制，那就完美了。我用dremel工具切割多余的部分。在圖片上看起來我的伺服電機(jī)可能會(huì)受到一點(diǎn)點(diǎn)影響，但它完美無瑕。擰緊螺絲時(shí)請(qǐng)使用一滴強(qiáng)力膠水，以免因振動(dòng)而脫落;或者你可以像我一樣拉鏈馬達(dá)。

步驟14：進(jìn)行懸停測(cè)試和PID調(diào)整

仔細(xì)檢查所有連接，確保在插入電池時(shí)不會(huì)油炸任何東西。安裝螺旋槳并嘗試用無人機(jī)盤旋。我的開箱即用非常順暢，我只需要進(jìn)行一些偏航調(diào)整，因?yàn)樗恼{(diào)整方式太多了。我無法在這個(gè)Instructable中教授PID調(diào)音，我從Joshua Bardwell的視頻教程中學(xué)到了幾乎所有東西。他比我更好地解釋了這一點(diǎn)。

步驟15：選擇一個(gè)Raspberry并安裝Raspbian（Jessie）

我想盡量保持這個(gè)重量輕，所以我選擇了RPi Zero W.我使用的是Raspbian Jessie因?yàn)榘姹据^新我們用OpenCV來解決原始素材的植被指數(shù)問題。如果你想要更高的FPS率，你應(yīng)該選擇Raspberry Pi v4。你可以在這里下載軟件。

安裝依賴項(xiàng)

我們將在此項(xiàng)目中使用PiCamera，OpenCV和Numpy。作為圖像傳感器，我選擇了較小的500萬像素?cái)z像頭，它只與零板兼容。

使用您喜歡的工具（我喜歡Balena Etcher）來閃現(xiàn)您的圖像。

使用已連接的顯示器啟動(dòng)Raspberry。

啟用相機(jī)和 SSH 界面。

使用終端中的 ifconfig 檢查您的IP地址。

使用 ssh pi @ YOUR_IP 命令將SSH連接到您的RPi。

復(fù)制并粘貼說明以安裝所需的軟件：

sudo apt-get update

sudo apt-get upgrade

sudo apt-get install libtiff5-dev libjasper-dev libpng12-dev

sudo apt-get install libjpeg-dev

sudo apt-get install libavcodec-dev libavformat-dev libswscale-dev libv4l-dev

sudo apt-get install libgtk2.0-dev

sudo apt-get install libatlas-base-dev gfortran

sudo pip install numpy python-opencv

python （to test it）

import cv2

cv2.__version__

您應(yīng)該看到一個(gè)響應(yīng)，其中包含OpenCV庫(kù)的版本號(hào)。

步驟16：測(cè)試NoIR相機(jī)和NDVI成像

關(guān)閉RPi板，插入相機(jī)，然后我們可以嘗試用它進(jìn)行一些NDVI成像。你可以看到花朵（紅色背景的那個(gè)），里面更綠的部分顯示出一些光合作用。這是我的第一次測(cè)試，用 Infragram 制作。我在他們的網(wǎng)站上學(xué)習(xí)了所有的公式和顏色映射，以編寫一個(gè)功能齊全的代碼。為了使事情更加自動(dòng)化，我制作了一個(gè)Python腳本來捕獲幀，計(jì)算NDVI圖像并將它們以1080p的形式保存在直升機(jī)上。

這些圖像將會(huì)有一個(gè)奇怪的色彩圖，它們看起來就像來自另一個(gè)星球。進(jìn)行一些測(cè)試，更改一些變量，在第一次任務(wù)之前微調(diào)傳感器。

步驟17：在無人機(jī)上安裝RPi Zero W

我安裝了Pi Zero在三輪車的前面。你可以像我一樣向前或向下對(duì)著你的相機(jī)。我面向前的原因是顯示植物和其他非光合作用物體之間的差異。 注意：有些表面可能會(huì)反射紅外線，或者它們比周圍環(huán)境溫暖，導(dǎo)致它們呈現(xiàn)明亮的黃色。

步驟18：添加視頻發(fā)送器（可選）

我把這個(gè)VTx放在一邊，所以安裝在直升機(jī)的后臂上。這有2000米的范圍，但我在測(cè)試時(shí)沒有使用它。只有FPV飛行才能獲得樂趣。當(dāng)我不使用它時(shí)，電纜被移除，否則它們被隱藏在框架下面以保持我的構(gòu)造良好和清潔。

步驟19：進(jìn)行植物分析

我做了兩次25分鐘的飛行以進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治?。我們的大多?shù)蔬菜似乎都沒問題，土豆需要一些額外的照顧和澆水。幾天后去檢查它有所幫助。與橙色和粉紅色的樹木相比，它們?cè)趫D片上看起來很綠。

我喜歡做圓圈飛行，這樣我就可以從各個(gè)角度檢查植物。你可以清楚地看到，在果樹下，一些蔬菜沒有得到足夠的陽(yáng)光，這使得它們?cè)贜DVI圖像中變成藍(lán)色或黑色。如果樹的一部分在一天中的某個(gè)時(shí)間沒有獲得足夠的陽(yáng)光，那不是問題，但如果整個(gè)植物變成黑白，那就不好了。

第20步：安全飛行;）