关于arduino舵机扑翼机的全部说明以及教程

boyboyboy

欢迎大家进来观看哈，好久没上论坛，感觉这个好东西一定要分享给我爱模型，一直在发短视频之类的自媒体，视频很多，喜欢的、感兴趣的大家可以关注一下哈~抖音/西瓜/头条/B站，ID：飞行小匠，如有问题可通过自媒体平台联系到我，纯属爱好、义务发帖


正题：
声明：国内基本上没有关于舵机扑翼机的相关教程，我个人又特别喜欢，所以才做的这个教程类的东西，希望大家多多支持
以下是第一代编程扑翼机的总体规划，最终飞行效果不是很好，见自媒体视频有详细说明
我个人也不是商业使用，纯粹的爱好者，给大家分享出来，希望所有感兴趣的网友可以一起制作，一起玩，有个爱好不容易，模友本来就是应该分享的，这篇文章应该算是干货吧。。。
关于这段代码：每个信号都需要自己的一组中断函数。单个输入来说还可以，但对于多个信号来说，它感觉很笨拙。理想情况下，可以使用单个函数来解码任意数量的 PWM 信号。
能够找到非常接近这个理想的东西：
使用 Arduino 解码 6 个伺服通道输入--最紧凑和简洁的方法。（这段代码是一个国外网友的，哪个国家的我忘记了抱歉，很感谢他，这是第一代代码）
有了这个很好的例子，重命名了一些变量并稍微修改了逻辑，但主要添加的是一个死区过滤器，以解决micros() 函数的不确定性用于对信号进行计时。除此之外，通过一个额外的指数滤波器传递输入，以去除任何未被死区过滤的尖峰。结果是可以操纵以控制伺服系统的非常平滑的输入信号。
其余代码仅创建两个可以由伺服系统解释的振荡 PWM 信号。接收器输入用于执行以下操作：
- 油门控制襟翼幅度；线性变化，因此油门加倍会使振幅加倍。
- 俯仰控制机翼的平面角。两个翅膀被命令同时上升。
- 滚动控制机翼的不对称平面角。一个翼被命令上升，另一个下降。 作者：飞行小匠 https://www.bilibili.com/read/cv18947607 出处：bilibili


扑翼机第一代飞行测试：

扑翼机第三代飞行测试：

尾翼设计制作教程：

舵机扑翼测试：




一下为第一代扑翼机pwm信号代码
[hide=d3000]#include <Servo.h>

// -- Constants:

  // PWM input:

const int N_INPUTS = 3;

const int DEADBAND = 4;

  // PWM output:

const int PWM_CHANGE = 500;

const int PWM_MID = 1500;

const float DECAY_INPUT = 0.1;

  // Amplitude control:

const int AMP_CUTOFF = 10;

const int AMP_OFFSET = 300;

  // Wave signals:

const float WAVE_INT = 150.0; // Half period

const float FREQ = PI/WAVE_INT;

//-- Variables:

Servo servo[2];

volatile int16_t pwm_raw[N_INPUTS] = {0};

int16_t pwm_input[N_INPUTS] = {0};

// -- Pin Change Interrupt to get PWM inputs:

ISR( PCINT0_vect ) {  

  static int32_t change_time[N_INPUTS] = {0};

  uint8_t mask = B00000010;

  for ( uint8_t index = 0 ; index < N_INPUTS ; index += 1 ) {      

    if( (change_time[index] == 0) && (PINB & mask) ) {  

      change_time[index] = micros();

    }

    else if( (change_time[index] != 0) && !(PINB & mask) ) {

      change_time[index] = ( micros() - change_time[index] ) - PWM_MID;



      int16_t diff = change_time[index] - pwm_raw[index];

      if( diff > DEADBAND ) {

        pwm_raw[index] = change_time[index] - DEADBAND;

      }

      if( diff < -DEADBAND ) {

        pwm_raw[index] = change_time[index] + DEADBAND;

      }

      change_time[index] = 0;

    }

    mask = mask << 1;

  }

}

// --

void input_filter( void ) {

  for( int index = 0; index < N_INPUTS; index += 1 ) {

    pwm_input[index] = pwm_raw[index]*DECAY_INPUT + pwm_input[index]*( 1 - DECAY_INPUT );

  }

}

// -- Function to set amplitude via throttle:

int amp_func( int input ) {

  int var = ( input + AMP_OFFSET );

  if( var <= AMP_CUTOFF ) {

    return 0;

  } else {

    return var - AMP_CUTOFF;

  }

}



// -- Wave functions [for wing oscillation]:

float tri_wave( void ) {

  static int last_time = millis();

  int int_time = millis() - last_time;

  if( int_time < WAVE_INT ) {

    return 2*int_time/WAVE_INT - 1;

  } else if ( (int_time > WAVE_INT) && (int_time < 2*WAVE_INT) ) {

    return  3 - 2*int_time/WAVE_INT;

  } else if( int_time > WAVE_INT ) {

    last_time = millis();

   

    return -1;

  }

}

float saw_wave( void ) {

  static int last_time = millis();

  int int_time = millis() - last_time;

  if( int_time < 2*WAVE_INT ) {

    return int_time/WAVE_INT - 1;

  } else {

    last_time = millis();

    return -1;

  }

}

float sin_wave( void ) {

  return sin( millis()*FREQ );

}



// -- Function to combine wing oscillation and dihedral angle:

int flap_func( int amplitude, int offset ) {

  if( amplitude == 0 ) {

    return constrain( offset , -PWM_CHANGE, PWM_CHANGE );

  } else {

    return constrain( offset + sin_wave()*amplitude , -PWM_CHANGE, PWM_CHANGE );

  }

}



// -- Main functions:

void setup() {

  // Enabling interrupt:

  PCICR |= (B00000001 << 0);

  // Setting PWM inputs:

  for ( int index = 0; index < N_INPUTS ; index += 1 ) {

    PCMSK0 = PCMSK0 | (B00000010 << index);

    pinMode( index + 9 , INPUT_PULLUP );

  }

  // Setting servo outputs:

  for( int index = 2; index <= 3 ; index += 1 ) {

    pinMode( index , OUTPUT );

    servo[index - 2].attach( index );

    servo[index - 2].write( PWM_MID );   

  }

  //Default to minimum throttle:

  pwm_raw[2] = -AMP_OFFSET;

  pwm_input[2] = pwm_raw[2];

  //Serial.begin(9600);

}

void loop() {

  input_filter();

  int16_t amp = amp_func( pwm_input[2] );

  servo[0].writeMicroseconds( PWM_MID - flap_func( amp , pwm_input[0] + pwm_input[1] ) );

  servo[1].writeMicroseconds( PWM_MID + flap_func( amp , -pwm_input[0] + pwm_input[1] ) );


关于第一代编程类扑翼机我个人的总体规划：
因为国内外采用舵机驱动的扑翼机基本没有超过100g的（散热、强度、重量等因素）都是超轻设计，所以我采用了计算的方式，大概规划了一下扑翼机的整体参数
翼展：0.9m--舵机单边0.45m
平均弦长：0.3m
飞行重量：45g左右
电池2s100mah，采用降压6.0v给舵机供电
为了减轻重量，机身极简制作
蓝箭5023的堵转扭矩是1.76kg/cm--0.176nm，经计算得知：翅膀在.025m的位置上90度的行程下，轨迹为0.3m左右，计算翅膀重量10g，翼面积为0.15平米，计算空气阻力后，舵机负载后的运动速度是2.4m/s,大概需要0.125s跑完一次，理论状态下，也就是说在1s内，翅膀可以扑翼两回（4下）。
能否飞行还是未知，具体制作与安装过程中遇到问题我还是随时调成这个设计
关于arduino，我是使用了uno进行的测试，nano板比较mini，很合适
关于电路图，连接方式也非常简单，图片我也更改过，在红色位置上9-12口连接接收机即可，注意接收机需要pwm信号支持

关于舵机扭矩、翅膀的扑翼分析与计算：
（理论只涉及到了空气阻力与力学的基本计算；非专业人员，如有错误请指出）

gggghuatao

太厉害了

赵刚

真不错

dxr2013

楼主许多照片咋打不开了啊

dxr2013

向大师致敬，果断收藏

轻松一下

确实好看了，飞行姿太好看了，有鹰一样的飞行姿态，不像一些高速扑翼的难看样子，像个飞不起来，拼命扑扇翅膀的蛾子。

顶风飞不动

高人，改用无刷舵机搞个大的吧。

tomcool

牛！！！

斩薪

顶，收藏了

soone

一个字，上链接

jzmashe11

舵机一直处于高速的正反转切换中 寿命是个问题

haujj

这个有创意

leo2006

高手，舵机选择上有没有推荐

jiangxt

好多图片没打开

80华彩

这个确实不错

Glider

servo库和ppm库自带了中断设置程序吗？

油电混合11

的确不错

taijilaoying

nbzhtjj

加油，学习中

tangyi112

厉害厉害，收藏了。