Fernsteuerung für Drohne

[i_make_it]

Wie es sich beim Gieren verhält, da bin ich mir nicht ganz sicher. Das weiss ich aber auch bei vier Motoren noch nicht so genau .

Die Motorachsen dürfen nicht genau senkrecht stehen sondern müssen leicht gekippt sein (also nicht nur wie für Seitenzug und Motorsturz bei Flächenmodellen üblich).

Negativ gepfeilte Tragflächen.
Rein auf Verdacht, sage ich mal, daß Du Probleme bekommt die Kräfte abzuleiten (ist ja allgemein das Hauptptoblem bei der Flügleform).

[hirnfrei]

Die negative Pfeilung ist dem Schwerpunkt geschuldet. Hätte ich sie gerade gemacht, wie am Heck, dann würde der Schwerpunkt sehr weit hinten liegen. Die Flügel haben aber keinen Anstellwinkel und sollten, so hoffe ich, weniger ein Problem darstellen. Es sind prinzipiell ja auch keine Flügel sondern nur die Arme für die Motoren. Da kann ich also noch nachbessern, falls ich Probleme bekomme.

Was die Motorachse angeht, bei den Drohnen, die ich mir bislang angeschaut habe, wäre mir jetzt nicht aufgefallen, dass diese irgendwie gekippt sind. Wie sollte es denn ausgeführt sein? Da ich die Motoraufhängung noch nicht ausgearbeitet habe, kann ich da natürlich drauf eingehen.

[i_make_it]

Die letzten Drohnen die ich in der Hand hatte, hatten immer paarweise um ca. 2° geneigte Anordnungen.
Die meisten arbeiten aber wohl tatsächlich mit dem Gyroskopeffekt. Sprich abbremsen von je 2 Motoren und beschleunigen der anderen Beiden um so den Drehimpuls für die Rotation um die Hochachse zu erzeugen.
Wie gut das Outdoor mit Scherwinden etc. funktioniert kann ich nicht sagen.
Spricht aber auf jeden Fall für weniger Motoren mit jeweils größerer Masse und größerer Drehzahl um einen stärkeren Effekt zu bekommen.

[hirnfrei]

Also mir wurde jetzt auch gerate bei vier Motoren zu bleiben. Die Copter mit mehreren Motoren scheinen eine spezielle Elektronik dafür zu haben. Wäre auch auch reizvoll das mal auszuprobieren. Na ja, wenn mein Projekt mit dem Drucken erfolgreich sein sollte, steht ja auch so einem Projekt nichts im Wege .

Was die Motoren angeht, anscheinend wird das in allen möglichen Ausführungen gebaut. Mir hat jemand gesagt, er verwendet immer Sturz bei seinen Motoren. Wieder ein anderer meinte, wenn die Motoren über Kreuz gegeneinander laufen, wäre es nicht nötig. Da wird wohl die Erfahrung das letzte Wort haben. Wieder ein Vorteil vom Drucker . Da kann ich es mal so und mal so versuchen und am Ende dann selbst entscheiden, was die für mich beste Variante ist.

Trotzdem bin ich für solche Denkanstösse immer dankbar!

[Rabenauge]

Wegen dem Schwerpunkt mach dir mal keine Sorgen.....der ist ner Drohne _relativ_ egal. Das gleicht die Regelung locker aus.
Ich war gestern zusammen mit nem Kumpel fliegen- wir haben beide ne Bebop, konnten also hervorragend vergleichen. Er hatte hinten drauf den grossen Akku (2500mAh), ich fliege ausschliesslich Standardakkus (1200mAh)- der Gewichtsunterschied ist deutlich....aber im Flugverhalten merkt man davon- gar nix. Einen Ticken träger reagiert die schwerere Version, aber das wars dann auch.
Meine ist sogar kopflastig, da ich nen relativ schweren UV-Filter vor der Kamera hab.
Allerdings: ne Drohne mit nem Arduino, das mag noch gehen, aber dann noch diverse Sensoren dazu, da wirst du wohl was kräftigeres brauchen.
Die Bebop hat nen Dualcore Cortex (ich glaube, es ist ein A9) drin-der ist nur für die Flugsteuerung. Für die Kamera ist ein weiterer Prozessor zuständig....und soo üppig ist die Bebop mit Sensoren auch wieder nicht ausgestattet.
Bei stärkerem Wind hatte ich schon manchmal die Meldung, dass die Drohe gerade zu beschäftigt sei, um Sonderwünsche entgegennehmen zu können (wobei _das_ aber vermutlich der Grafikprozessor war, da der die Aufnahmen live entzerrt und entwackelt).

Weiterer Denkanstoss: überleg dir eine Form, die dich die Fluglage auch auf Entfernungen gut erkennen lässt!
Das Problem haben fast alle Drohnen: auf 100m siehst du nicht mehr, wohin die Nase zeigt. Dann hast du entweder die Möglichkeit, den Headless-Modus zu nutzen, um sie zurückzubekommen (funktioniert allerdings nur mit GPS vernünftig), wenn sie den hat, oder du musst raten.
Dabei aber riskierst du dann schon, ausser Reichweite zu kommen- und dann kommts halt drauf an, was die Drohne drauf hat. Ein Eigenbau wird dann wohl runterfallen, irgendwann und irgendwo- das willst du nicht wirklich.

Was die Reichweite vom WLAN angeht: kommt drauf an.
Fliege ich meine Drohne rein mit dem Handy, hab ich zwischen 50 und 70m- aber das ist stark Umgebungs-und auch höhenabhängig.
Ich nehme daher meist einen kleinen WLAN-Repeater dazu, mit dem bin ich sie auch schon mehr als 200m weg geflogen, und da gabs keine Verbindungsabbrüche. Mit nem zusätzlichen Reflektor für die Antennen geht da noch mehr.
Funktioniert aber nicht, wenn sie zu niedrig fliegt- gestern hatte ich schon bei knapp 100m ne Warnung, da war die Drohne allerdings höchstens auf Augenhöhe.
Kumpel hat nen Skycontroller- der hat vorne dran eine riesige Antenne (ich schätze, das ist ein Array aus mehreren Keramikantennen)- da ist 1km kein Problem- da steht auch die Videoverbindung noch (wär anders gar nicht fliegbar, da man die kleine Bebop auf so eine Entfernung längst nicht mehr sieht). Im Ami-Modus (die dürfen mit mehr Sendeleistung arbeiten) schafft das Ding auch 2km.
Die Bebop selbst hat auch nur kleine Leiterplatten-Antennen...
Da die Drohne sich wohl an die geltenden Gesetze hält, liegt es nur an den guten Antennen und ner relativ niedrigen Übertragungsrate. Für nen Eigenbau würde ich also unbedingt Module nehmen, wo die Antennen austauschbar sind.
Allzu grosse Sorgen brauchst du dir da aber eigentlich nicht machen, da man in Deutschland sowieso nur auf Sicht fliegen darf, wenn du also mehr als 300m schaffen willst, brauchst du ne riesige Drohne.

Weiterer Denkanstoss: ich hab noch ne kleine Drohne, eher Spielzeug- ohne GPS. Kann man zwar fliegen, will man aber nicht wirklich, weil die beim geringsten bisschen Wind abhaut. Das nämlich merkt die ja nicht....
Wenn man rein zum Spass ein bisschen herumfliegen will, geht das natürlich, aber irgendwelche Videos machen damit- das wird reine Glückssache. Beim Beschleunigen guckt sie nach unten, beim stoppen in den Himmel- zu gebrauchen sind die Aufnahmen eigentlich nicht.

Ausserdem braucht man, meiner Meinung nach, zwingend ein Antiwackel- entweder nen richtigen Gimbal oder eine Lösung wie bei der Bebop, die in Wirklichkeit riesig aufnimmt, das dann entwackelt und auf fullHD runterrechnet. Wobei man, zum Fliegen nach Kamera, HD nicht wirklich braucht, da reichen 480p aus. Aber selbst das macht mit der Kleinen nicht wirklich Spass, durch das dauernde Gewackel wird man dösig im Kopf...und das Fischauge gibt auch noch sein Teil dazu.
Falls dich interessiert, wie das aussieht, ich hab noch einige Videoschnipsel von dem Ding hier, dann schaff ich das mal zu Youtube.

Wenn du aber tatsächlich mit sowas leben kannst: die Kamera der Kleinen gibts einzeln (um die 20$ beim freundlichen Chinesen), und die hat ein eigenes Funkmodul. Steckt zwar an der Hauptplatine, aber da man bei Steuerung mit dem Controller die Kamera _nicht_ bedienen kann (das geht nur über die App) vermute ich, dass die Kamera standalone auch funktioniert. Scheinbar kann die zwar Daten zum Bordcontroller schicken (dreiadrige Leitung, vermutlich irgendwas simples serielles), aber nicht von dem empfangen.
Dann könntest du die passende App benutzen.
Die Drohe kannst du ja trotzdem steuern, wie du willst- halt nicht grade auf dem selben Kanal.

[hirnfrei]

Danke Rabenauge! Sehr schöne Angaben!

Mit ein Grund, warum ich ja selbst eine Drohne bauen will, ist eben die Form. Ich habe schon viele Drohnen hier rumfliegen sehen und ehrlich gesagt, mich spricht davon nichts an. Ist immer der selbe Aufbau und wie du schön gesagt hast, wo da die Nase ist sieht man eigentlich nicht, vor allem nicht auf Distanz. Da mache ich mir bei meinem Gerät allerdings weniger Gedanken, da alleine die vorderen Arme ja deutlich nach vorne Zeigen und das Ding wirklich eine Nase hat und hinten nichts. Ich denke also, damit sollte ich rund kommen. Ausserdem kenne ich es ja von den Flächenmodellen nur zu gut. Ist man weiter weg und irgendwie abgelenkt, dann muss man erst einmal eine Rolle fliegen um zu sehen, in welche Richtung es eigentlich geht. Allerdings habe ich auch nicht vor, mit dem Teil irgendwelche Langstreckenrekorde zu fliegen. Zumindest aktuell nicht. Vorrangiges Ziel ist es definitiv, die Kiste überhaupt kontrollierbar in die Luft zu bekommen.

Wie du ja schon angesprochen hast, da geht es ja nicht nur darum, Leistung auf die Motoren zu bringen. Ich kenne mehr als genug Schlaumeier, die vier fette Motoren an ein fragwürdiges X geschraubt haben und damit quasi schon dachten, sie hätten jetzt das ultimative Fluggerät gebaut. Ist immer wieder lustig, wenn so Dinger gegen Häuserwände krachen. Abheben ist ja nicht das Problem, vor allem nicht bei den abstrusen Leistungsdaten. So kenne ich einen Klugscheisser, dessen Antriebe konnten nach Datenblatt fast 3 Kg heben. Also insgesamt. Die Drohe selbst wog irgendwas um die 500 Gramm. Also über den Daumen ein Schubkraft-/Gewichtsverhältnis von 6:1. Das Ding ging ab wie eine Saturn V und kreist jetzt glaube ich auch um den Mond. Zumindest ging es steil aufwärts, dann bekam das Ding Wind und gefunden hat er sie meines Wissens nach auch nicht mehr. Tja, hätte der mal eine Plakette dran gehabt. Vielleicht wäre sie dann irgendwann mit der Post zurückgekommen. Von der Flugrichtung her aus Süd-Frankreich, würde ich mal annehmen. Das will ich bei meinem Eumel definitiv vermeiden.

Was den Arduino angeht. Da bin ich nicht drauf beschränkt. Sollte sich herausstellen, dass der Gute dafür zu schwach ist, dann kommt ein Raspi rein. Da bin ich flexibel. Angedacht ist zur Zeit sowieso, dass der Controler zum Steuern auch wirklich nur diese Aufgabe übernimmt, gepaart mit der Übertragung, wobei ich mir da auch durchaus einen Controler extra für vorstellen kann. Das schöne an den Dingern ist ja, sie sind klein und nicht besonders schwer. Sensoren, die eventuell irgendwann mal eingebaut werden, kriegen dann ebenfalls einen eigenen Controler. Wichtig ist mir einfach, die Kiste muss immer steuerbar sein. Wenn Sensoren ausfallen, oder keine Daten senden, ist das kein Beinbruch. Aber wie du ja sagtest, runterfallen soll so ein Ding natürlich nicht! In der Grundversion soll das Teil wirklich nur fliegen können. Damit dürfte ich schon genug zu tun haben. Alles weitere kommt später.

Was den Einsatz einer Kamera angeht, so weit denke ich noch gar nicht. Das kommt vielleicht mal, aber bis es soweit ist hat es weniger Priorität für mich. Ich bin zwar durchaus von vielen Videos beeindruckt, die ich mittlerweile von Bekannten so sehen durfte, aber mir geht es in der Hauptsache ums fliegen.

Was mich persönlich aber etwas schockiert, Vorschriften werden von den meisten Piloten, die mir in letzter Zeit so über den Weg gelaufen sind, schlichtweg ignoriert. Da wird beim Nachbar mal ins Schlafzimmer gefilmt, die Dinger sind nicht gekennzeichnet und wehe hier in der Nähe kracht es irgendwo. Sofort flitzen die Teile über der Unfallstelle. Das gab natürlich auch schon ordentlich Stress, aber abhalten tut das irgendwie keinen. Ich bin mal durch den Nachbarort gefahren. Denke an nichts böses und auf einmal überholt mich eine Drohne. Schon etwas bedenklich! Die Dinger werden gekauft und um mehr machen sich die selbst ernannten Top-Gun-Piloten keinen Kopf. Viele wissen sogar gar nicht, dass es da Vorschriften gibt. Na ja, die heizen bei uns auch Morgens mit 90 durch die 30 Zone am Kindergarten. Also mit dem Auto.

Ich würde mich auf jeden Fall freuen, wenn du auf den Thread hier ein Auge halten würdest. Deine Erfahrung kann mir bestimmt noch nutzen . Die nächsten 30-40 Tage passiert da aber nicht wirklich viel. Material ist bestellt und bis der kleine Chinese das hergerudert hat dauert ja leider .

[HaWe]

definitiv reicht nach meinen Erfahrungen je ein Arduino Due für Fahrzeug und remote control/dashboard, samt graf. Positionsangabe auf ILI9341 TFT - allerdings braucht man für Kommunikation, Sensorauswertung und Positionsberechnung zwingend Multithreading, der "alte" Due Scheduler von Cristian Maglie ist dazu auch schon sehr geeignet.
Für eine zusätzliche Cam ist ein Arduino mMn eher nicht geeignet.

Für Cam-Betrieb würde ich dagegen von vornherein einen Raspi 2 oder 3 verwenden, da diese bereits alles an Protokollen und Schnittstellen bieten, was auch sonst für USB, WiFi, IMU, GPS und RTC nötig ist, und mit ihren Quadcore-cpus auch die nötige Rechenpower. Multithreading- und multitasking-fähig sind sie ja bei C- oder C++ Programmierung sowieso (pthread bzw. std::thread), und Linux verteilt die threads sehr effektiv auf die cores, samt eingestellter schedule priorities. Wird dann ntl schon etwas größer und aufwändiger, insb. für die Motor-H-Bridge-Steuerungen.

[hirnfrei]

Wird sich alles zeigen. Wie gesagt, Cam ist derzeit bei mir sowieso nicht angeraten und die Motoren werden über die Regler gespeist. Mittels PWM, habe ich schon erfolgreich in anderen Projekten eingesetzt.

Vorher ist aber noch einiges an andere Arbeit zu investieren. Mein Drucker kann nur 20x20x22cm drucken, ich muss das Modell also erst noch zerschneiden usw. Der Innenbereich muss auch entsprechend aufgebaut werden, damit die Elektronik später auch ihren Platz findet. Motoraufhängungen muss ich noch erstellen und keine Ahnung welche Hürden ich da noch nehmen muss. Ich will auch ein Fahrwerk versuchen. Mit Federung. Das existiert bisher aber alles nur in meinem Kopf. Ohne die ganzen Masse der einzelnen Komponenten kann ich da sowieso nicht weitermachen. Ich muss aber sagen, so ein Modell am Computer zu entwerfen und dann zu drucken ist eine wirklich feine Sache! Zumal der Drucke in den Massen echt präzise ist!

Ursprünglich hatte ich ein Flächenmodell in Planung. Was heisst ursprünglich. Das ist immer noch in Planung. Das wird am Ende aber gut dreimal so gross, wie meine geplante Drohne. Da mir bislang aber sämtliche Erfahrungen fehlen, wie sich so ein gedrucktes Modell am Ende auch verhält, habe ich die Drohne dazwischengeschoben. Vom Flächenflieger her habe ich aber bereits zwei geschnittene und ausgedruckte Komponenten des Rumpfes gedruckt und zusammengeklebt und das Ding druckt echt so genau, dass man zwar sieht, dass da zwei Teile aneinandergeklebt wurden, beim fühlen merkt man jedoch keinen Übergang. Das finde ich einfach super! Zudem hat der Rumpf eine Wandstärke von gerade einmal 1mm. Die Segmente für sich sind ziemlich wackelig. Greift man eins, verformt es sich direkt. Zusammengeklebt, ich drücke dafür einen innen liegenden Übergang von dem einen Teil in das nächste, erhöht sich die Stabilität jedoch beträchtlich. Es wird sich aber noch herausstellen müssen, wie stabil ein fertiger Rumpf ist und vor allem auch, welches Gesicht der am Ende hat. Alles noch unbeantwortete Fragen, aber ich habe meinen Spass .

[Rabenauge]

Klar behalte ich das Vorhaben im auge- interessant ist es allemal.
Auch wenn _ich_ mir keine Drohne selber bauen werde-die käuflichen sind erstaunlich gut.
Ich hab die Bebop zwar erst einige Tage, aber inzwischen vertrau ich dem Teil ziemlich-hab sie gestern z.B. autonom losgeschickt, in weniger als 5m Höhe teilweise, und dann sogar Bäume und Strächer umkreisen lassen.
Kriegt die auch zuverlässig hin.
Die hat jetzt, na sagen wir, 20 Flüge weg und es gab nicht ein einziges Problem, ausser einigen Bedien-Problemchen (für die kann aber die Drohne nix). Selbst bei gekappter Verbindung wartet die einfach auf dem Punkt, bis wieder jemand mit ihr redet. Geht dabei der Akku zur Neige, landet sie eben (das kann natürlich schief gehn, das würde sie z.B. auch über Wasser machen).
Und wenn man bedenkt, dass man ne Bebop1 inzwischen refurbished für 150 bekommt-da lohnt ein Eigenbau nicht.
Alleine die Kamera von dem Ding ist wahnsinnig gut (für _das_ Geld).

Und: über nen Flächenflieger (als Kameraflieger) denke ich auch nach - wahrscheinlich eine Schaumwaffel mit Ardupilot. Aber dazu müsste man erstmal Zeit haben...

[HaWe]

man braucht IMO keine dezidierten "Flächen", gerade auch bei omnidirektionalem Helikopter-Fliegen wäre das eher hinderlich.
Da funktioniert schon eine runde Vollflüger-("UFO"/"Frisbee")-Form, unten eben und oben gewölbt, um bei horizontaler "Fahrt" Auftrieb zu erzeugen. Die Rotoren würde ich dabei zumindest teilweise in die "umgedrehte Untertasse" integrieren.