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）

lwglll

高手

tangyi112

厉害厉害，收藏了。

nbzhtjj

加油，学习中

taijilaoying

油电混合11

的确不错

Glider

servo库和ppm库自带了中断设置程序吗？

80华彩

这个确实不错

jiangxt

好多图片没打开

leo2006

高手，舵机选择上有没有推荐

haujj

这个有创意

jzmashe11

舵机一直处于高速的正反转切换中 寿命是个问题

soone

一个字，上链接

斩薪

顶，收藏了

tomcool

牛！！！

顶风飞不动

高人，改用无刷舵机搞个大的吧。

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。

dxr2013

向大师致敬，果断收藏

dxr2013

楼主许多照片咋打不开了啊

赵刚

真不错