Como fazer um drone caseiro com Arduino?

Em Softwares, apps e produtos por André M. Coelho

Com o desenvolvimento do Arduino, ele nunca foi tão fácil para aprender a fazer um drone, se você estiver interessado em fazer um você mesmo. Se você já se perguntou como construir um drone quadrotor (com 4 hélices), temos as instruções básicas que você precisa para conseguir montar o seu drone tendo como base o Arduino.

Observação: o drone Arduino quadrotor é o modelo mais fácil de trabalhar, porque é o mais estável. Mas você pode trabalhar com helicópteros, aviões, drones com 3, 4, 5, 6 hélices. Só escolhemos o quadrotor pela sua custo eficácia e estabilidade.

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Arduino: o que é e como usar em um projeto de drone?

Arduino é uma plataforma de computação de código aberto que detecta o mundo físico em tempo real, e traduz essa informação em respostas programadas pelo drone. Como uma plataforma de código aberto, as configurações e linguagem do programa podem ser modificadas e ampliadas. Isso permitiu o desenvolvimento de ArduPilot: um sistema de piloto automático que transforma veículos de asa fixa ou rotativa em um computador programável, drones autônomos que se seguirão pontos criados via GPS.

O Arduino, vale lembrar, não é só o software. Ele é uma combinação de hardware e software, incluindo uma placa principal e módulos, que permitem desde comandos mais simples até os mais complexos a um drone.

Drone Arduino: projeto base pronto ou montado por conta própria

Para construir um drone quadrotor, você vai precisar montar uma base em cruz (ou seja, 4 braços). Você pode comprar uma base já pronta, de materiais bem leves, ou montar um conjunto baseado em um projeto existente. A placa em cruz também vai abrigar os sensores e todos os outros componentes, e a construção tem que ser bem equilibrada, ou o drone sequer será capaz de levantar voo.

Kit completo de drone Arduino

O kit de drone Arduino vai conter:

Um controlador completo ArduPilot ou Arduino com todos os sensores do ArduPilot
Uma base em cruz para o drone
4 hélices
4 motores
4 controladores de velocidade ESC compatíveis com os motores
Radiotransmissor e receptor
Bateria e carregador

Não tente complicar seu primeiro projeto. Fique com esse kit básico para seu primeiro drone, e você estará muito bem servido.

Controlador de vôo ArduPilot: instalação

ArduPilot é a plataforma base do drone Arduino, construído já com os sensores necessários para o voo. Você pode usar um Arduino normal como base, mas vai obrigatoriamente precisar dos seguintes sensores:

Giroscópio
Acelerômetro
Magnetômetro
Barômetro para altitude
Módulo GPS de 5 ou 10 Hz
Memória interna para guardar os dados de cada voo
Receptor RC
Processador para retorno a central de lançamento ao perder sinal de rádio.
Opcionais: sensor de velocidade do ar, sensor de corrente, telemetria de 2 vias, câmera

Em nossa opinião, para quem está fazendo o primeiro projeto de drone Arduino, obter o ArduPilot mais recente já com todos esses sensores é ideal.

Com o ArduPilot ou o Arduino e os sensores em mãos, você tem algumas opções para fazer a fixação das peças à placa de cruz. Parafusos ou velcro são mais recomendados, pois você vai querer usar algo que te permita montar e desmontar o modelo (drones quebram peças com muita frequência).

Uma das vantagens em construir um drone com o Arduino é o preço, que fica uma fração do custo de um drone moderno, de marca. Outra vantagem é entender melhor o funcionamento da engenharia de um drone, para proporcionar o melhor funcionamento possível e ainda te tornar um melhor piloto de drones. (Foto: abartben.wordpress.com)

Arduino drone kit: receptor RC e controle de voo

Dependendo do modelo ArduPilot específico que você usa e do tipo de receptor que está sendo instalado, a ordem real das entradas e pinos irá variar. Consulte os manuais ou fabricantes de ambos os dispositivos para se certificar de que os sinais serão enviados e recebidos corretamente, e o melhor posicionamento para instalação. Lembre-se sempre de instalar o receptor na base de forma a manter a distribuição do peso equilibrada. O controlador de voo (o controle remoto) pode ser tanto um dispositivo com manetes ou através de comandos pré programados, dependendo de como você programas seu ArduPilot.

Conexão e verificação dos sensores: GPS, sonar, controles de velocidade, e controladores de voo

A fim de voar e evitar colisões ao longo do caminho, um sensor GPS e sonar são necessário. Ambos devem ter suas próprias respectivas portas no controlador de voo. Você precisa consultar o fabricante do seu controlador de voo, afim de configurar a unidade para voar no modo Quad +, ou no modo Quad X. Qual a diferença?

No modo Quad +, os motores estão diretamente para a frente, trás, esquerda e direita do durante o vôo. Isto é conseguido fazendo com que as hélices da parte dianteira e traseira girem no sentido horário, enquanto a esquerda e a direita giram para a esquerda. No modo Quad X os motores são acionados em forma de X durante o voo. Isso é feito por ter os motores frontal e da direita e os motores da esquerda e traseiro girando no sentido anti-horário, e os outros girando no sentido horário. Parece confuso, mas consultando o manual dos motores e do controlador de voo, você vai saber em qual modo vai estar voando, e saber como deve ligar os motores nas portas corretas do seu ArduPilot.

Fornecendo energia para o Drone

O módulo de energia da bateria do que você escolher, que devem ser selecionados com base nos tipos de motores que accionam as hélices, vai ligar a bateria ao controlador de voo. Lembre-se também que as baterias, geralmente, são as partes mais pesadas de um drone, e se você exagerar no dimensionamento, pode acabar com um drone que não voa.

Instalação dos controlos de velocidade eletrônico

A energia e a potência tem de ser distribuídos de forma adequada, e a corrente contínua a partir das baterias tem de ser convertida em corrente alternada. Os controles de velocidade eletrônicos realizam este trabalho. Estes vão entre os motores e a bateria.

Executando o Software e configuração final do drone Arduino

Você vai querer consultar qualquer material informativo do fabricante do seu controlador de voo para determinar os próximos passos no uso do software pra o seu drone. Nesse passo você vai calibrar o transmissor, verificar as funções motoras e, finalmente, instalar as hélices. Vale lembrar que nesse passo, você dedicará muito tempo para resolução de problemas, pois montar as peças é a parte fácil do projeto do drone com Arduino. A comunidade do ArduPilot é ótima para te ajudar nesse ponto.

Faça um voo de testes

Uma vez que o software tenha sido configurado corretamente e todas as funções do drone já foram calibradas, você está pronto para voar! Certifique-se de compreender todos os diferentes modos de voo que vem com o seu controlador de voo, os controles, entender os recursos de segurança, testar os comandos manuais e ter umas peças sobressalentes para o caso de colisões e falhas catastróficas. Todos os drones, mesmo os mais modernos, não são a prova de falhas.

A construção de drones, robôs e projetos de eletrônica envolve muito ensaio e erro. E claro, muita ajuda de outras pessoas, e pode contar com a nossa, no espaço de comentários abaixo!

Sobre o autor

No final da década de 90, André começou a lidar diretamente com tecnologia ao comprar seu primeiro computador. Foi um dos primeiros a ter acesso à internet em sua escola. Desde então, passou a usar a internet e a tecnologia para estudar, jogar, e se informar, desde 2012 compartilhando neste site tudo o que aprendeu.

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