【故事】无人机学习之旅

今天是清明假期最后一天,晚上在看无人机的东西,翻到了欣飞鸽的知乎主页,读了他的一些文章。虽不曾相识,但感觉我们有很多相似的经历,也想记录一下自己的无人机学习之旅。

青铜:从使用开源飞控开始

我在大三的时候,2019年吧,因为一个省级大创项目,开始接触无人机。当时要做多无人机的集群控制,还记得名字叫《仿昆虫趋光效应的集群无人机驱动方法》。现在想想真的是不知者无畏,那时啥都敢想敢做。大三立项,大四结题。当时买了三架无人机,买的是开源飞控,那时Pixhawk2.4.8只要两百多,真便宜。第一架飞机组装起来,330的机架,第一次这么大的飞机,不敢飞,五花大绑在凳子上,解锁让螺旋桨转起来。记得那天晚上,去了实验室背后,也是食堂门口的空地起飞,毫无意外地炸机了,还好不严重。

大四保研,刚好去了研究生的学校,跟一个师兄说了我的飞机情况,他带我去飞。我一直以为飞机有问题,跟他说很难飞,但是,他竟然把飞机飞起来了,虽然有点难控制,但还是安全起飞与着陆。后面我自己也飞过,但是炸机是常见的事。还有当时买的最便宜的电调,XXD的,10多块钱一个,便宜的东西的唯一优点就是便宜吧,动不动就烧了。前些天我在bilibili上看见一个道友的飞机还用那电调,仍不住吐槽一下电调质量。回到飞飞机上,飞的多了,也逐渐有感觉了,至少完成飞起来这一门槛。

最后项目要到deadline了,大约是2020年5月份吧。我感觉没有达到预期,我跟指导老师说了下情况。没想到指导老师说已经做的很好了。让我整理下资料,可以提交结题了。现在想想,那时真的做得很好了,至少对于一个本科生,单枪匹马做完这么多事,已经尽力了。那时候我真的飞起来过三架无人机了,在自己的电脑端开了三个putty终端,连接三架飞机的树莓派,让三架飞机都能同时起飞。由于使用自己的手机热点,连接不是很稳定,有时候某一架总是连不上飞不起来。想想很多研究生得毕设,或许都没有真的让三架飞机自动飞起来吧。

白银:代码期

后面研究生,到了教研室之后,开始正式写飞控。刚开始画电路板,写传感器驱动,写互补滤波,写PID,然后调PID。这个阶段用的时间远比我预期的多得多。我本以为三个月就可以解决的问题,没想到一年后都没有得到完全的解决。不过飞机还是从最初的完全飞不起来,到摇摇晃晃喝醉了一样,到最终的有一个较为稳定的效果。这时候主要完成了姿态控制。研究生第一年课程还是比较多的,特别是第一学期,因此能完全花在飞控上的时间也不多。当时最羡慕研二研三的师兄师姐了,不用上课,只用做想做的事。

第二年开始,没有课程,可以放开做了。不过现在想想,好像没有什么印象特别深刻的事情,应该主要是添加了位置控制。添加位置控制的难度也比我想象的大很多。当时我以为回了姿态估计与姿态控制,做位置估计和位置控制应该很类似。但是遇见了很多新的问题,有新的传感器GPS与相机,得加对应的驱动。算法也不断优化,使用卡尔曼滤波。

第二年,我跟老师说在项目中应用自己的飞控,不用之前一直在用的PX4。由于老师不太懂技术,也对我很信任,这个想法也就很快落地。现在想想自己当时还是不知者无畏。当时飞控功能不够完善,很多也是在项目中根据需求添加。补充一句,这个项目我走的时候还没结题,后面又换回PX4飞控了。很多事,就是这样,来来回回,非人力所能及。

第二年下半年,就开始找工作,如愿以偿的去了一家无人公司,也就是当前所在公司。

第三年,除了项目上一些事,毕业设计也是大事。当时本来只想做四旋翼的,但是又感觉没什么创新。加上自己之前的一些想法,最终变成《四足四旋翼机器人》。没错,就是加了四条腿,用舵机做的关节。这个创意曾经忽悠过不少人,拿了一个机器人创新的国二奖项,8k奖金,当时也算不少。由于连锁效应,后面又得到两个学校奖学金,1.2w左右吧。

不过话说回来,这个东西当我毕设,是个坑。一是舵机做关节,实在太拉了。又买不起贵的电机,毕竟要真做机械狗那样的关节,估计得几万甚至几十万的成本。二是以前只做四旋翼,现在做这种机器人,理论差异挺大的。不过无论怎样,最终还是做出了个能够看得过去的东西。它真的能动能走能飞,达到毕业水平绰绰有余。不过距离我的预期还是挺远,因此我也很少真正的快乐满意过。

现在想想,做四足还是有些不值的,毕竟四旋翼里还有很多东西没弄懂。

第三年,也从模型的角度对无人机下手了。到毕业前,我最大的目标是建立一个精确的无人机模型。但是这个模型需要很多专业的设备,本来是寄希望于去公司做的。但是公司也没有这样的设备。

经历了三年的学习,我本以为自己已经对四旋翼有较为深刻的理解。记得一次打电话和我弟说,我觉得自己在这个领域应该在前20%的行列了,现在想想,可能还是有失偏颇。不过即使20%的价值也不大,差不多能去前20%的无人机公司,还是去不了最好的公司。前20%和10%还是云泥之别,就像斗罗大陆,前期段位升得很快,后期每升一级都难如登天。

黄金:算法实现期

毕业后,开始工作。在嵌入式,导航算法,控制算法间选择了最喜欢的一个方向——控制算法。工作了9个月,还是在不断成长的阶段。

先写到这儿,以后再来补充——

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