Arduinoと格安の小型ドローンを接続する

noteで公開しているトイドローンをハッキングft. Arduino - 気軽にドローンを自動操縦という記事の関連です。

目標：
１台の小型ドローンをArduinoに書き込んだプログラムでペアリング、キャリブレーションに加え、飛行〜着陸の一連の動作をさせる。

使用した部品
LTC1660CN
Arduino MEGA
luxon H36(小型のトイドローン)

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アナログ電圧の出力

今回はPWMではなくDAコンバータを用います。
その理由や具体的な方法は以下の記事にまとめていますので、ご覧ください。
関連記事：LTC1660CNをArduinoで動かす

コントローラとArduinoを繋げる。

こちらの記事とこの記事のようにコントローラをDAコンバータ介してArduinoに繋げます。

ペアリング - ドローンとコントローラの接続

ドローンとコントローラを接続するためには、（今回使用したドローンでは）左スロットルを上に動かした後に下に戻します。この操作を「ペアリング」と読んでいます。

今回使用しているドローンのコントローラは、

• スロットルが下にある時に電圧が最大に、
• スロットルが上にある時に電圧が最小になります。

それを元にペアリングのコードを書きました。

void paring(){
    output(0,1023); // 左スロットルを下に下げておく
    changeOutput(0,1); // 段階的に左スロットルを上まであげる
    delay(400); // 0.4秒待つ
    changeOutput(0,1023); // 段階的に左スロットルを下まで下げる
}

〜解読〜
output()は関連記事の定義を元にして、少し変えて使ってあります。

関連記事での元々の定義

void output(long chn, long val){
  long t = chn << 12;
  t = t | val << 2;
  

  digitalWrite(pinCSLD, LOW);
  for (long i = 15; i >= 0; i--)
  { 
    long b = (t >> i) & 1;
    digitalWrite(pinIN, b);
    digitalWrite(pinSCK, HIGH);
    digitalWrite(pinSCK, LOW);  
  }
   
  digitalWrite(pinCSLD, HIGH); 
}

変更した定義

// 左スロットルが0番目、右スロットルの上下が1番目、左右が2番目として配列を用いる。
int deg[] = {1023,512,512}; // 複数のチャンネルの出力に対応できるように配列を用意
long chn[] = {1,2,3};

void output(int chnNum, long val)
{
  long t = chn[chnNum] << 12;
  t = t | val << 2;
   
  digitalWrite(pinCSLD, LOW);
  for (long i = 15; i >= 0; i--)
  { 
    long b = (t >> i) & 1;
    digitalWrite(pinIN, b);
    digitalWrite(pinSCK, HIGH);
    digitalWrite(pinSCK, LOW);  
  }
   
  digitalWrite(pinCSLD, HIGH);
  deg[chnNum] = val;
}

また、スロットルを手で動かす時は電圧が連続に変動するはずです。
プログラムから動かす際にも、その状況に近づけるために連続に動かします。

段階的に変化する関数を定義

void changeOutput(){
  int postVal = deg[chnNum];
  int drctn = 1;
  if(val<postVal){drctn = -1;} // 上がるか下がるか調べる
  for (int i = 0; i < abs(val-postVal); i+=2)
  {
    output(chnNum, long(postVal+drctn*i));
    delay(1);
  }
}

キャリブレーション - ジャイロの初期化

ドローンの平衡感覚を整えてあげる必要があります。
そのためには左スロットルが下にある状態で、右のスロットルを左下に抑えて少し保ちます。

この状況をプログラムで再現します。

キャリブレーションを行う関数の定義

void calib(){
    output(0,1023); // 左スロットルを下に抑える
    changeOutput(1,1023); // 右スロットルを左に倒す
    changeOutput(2,1023); // 右スロットルを下に倒す
    delay(1000); // １秒待つ
}

飛んでから着地

これはほぼparing()と同じです。というか待ち時間を伸ばしただけです。

飛んで着地

void flight(){
    output(0,1023); // 左スロットルを下に下げておく
    changeOutput(0,1); // 段階的に左スロットルを上まであげる
    delay(3000); // 3秒待つ
    changeOutput(0,1023); // 段階的に左スロットルを下まで下げる
}

ここまででひとまず１つの（やっすい）手動でしか動かせない仕様の小型ドローンをArduinoに書き込んだプログラムで飛ばすことができるようになりました！