Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : _Sensor durch Rotorblätter hindurch?
Sefiroth
07.10.2005, 12:03
Hi.
Ich bin absoluter Roboter-Newbie, aber einer unserer Professoren hat sich in den Kopf gesetzt, dass wir einen autonomen Hubschrauber entwickeln sollen (Die Begsiterung war vernichtend gering - aber egal).
Das Aufgabenziel ist es zunächst, den Hubscharube "nur" zum Schweben zu bringen. Demzufolge, was ich so über Helis gelesen habe, wird das ein Mordsspaß werden :(
Naja, Augen zu und durch... Mit Mikrokontrollern kennen wir uns einigermaßen aus - die spätere regelung wird ein nettes Unterfangen werden. Wir sind jetzt gerade dabei die Sensoren zusammenzustellen, damit der Mikrocontroller die Umgebung analysieren kann.
Wichtig ist dabei, dass wir irgendwie den Abstand nach oben feststellen müssen, damit der Heli nicht einfach abhebt und (vorrausgesetzt dass er nicht sofort explodiert :-b ) gegen die Decke fliegt.
Habt Ihr als Profis vielleicht ne Idee wie man das machen könnte?
Wir haben so unsere Zweifel, dass Ultraschall oder Infrarot Sensoren durch die Rotorblätter hindurch messen können, wenn wir sie in die Kabine einbauen. Die werden dann doch einfach ein Hindernis in 5cm Entfernung feststellen, oder?
Hoffe Ihr könnt uns helfen!
Gruß, Sefi
man sollte auf jeden fall immer mehrere messungen durchführen und dann den mittelwert bilden... die wahrscheinlichkeit, bei der messugn gerade genau ein rotorblatt zu treffen, ist ja (wenn der sensor schnell genug misst) ehre gering. und wenn man zb 10 messwerte hat und einer weicht enorm ab, kannman den gleich wieder verwerfen, weil dort der rotor gemessen wurde...
wie schnell dreht so ein helirotor? wie oft würde ein rotoblatt am sensor vorbeikommen?
bliebe nur anzumerken, dass ihr euch da ein echt schwieriges projekt vorgenommen habt, weil heils halt von der steuerung her nicht die einfachsten flugobjekte sind... aber das weißt du ja schon...
vielleicht solltet ihr versuchen eure profs doch noch überzeugen, dass ein luftschiff für den anfang wirklich besser wäre...
(das heißt nicht das es unmöglich ist, es gibt bereits einige solcher projekte die erfolgreich ggelaufen sind,. aber es steckt halt auch immer ein enormer technik- unf geldaufwand dahinter... euere buget sollte schon ehre nach oben offen sein ;)
Der ist leider nicht von dem Thema abzubringen. Das es gerade für Heli-Laien eigentlich unmöglich ist interessiert denProf nicht sonderlich.
Die Mehrfache Auswertung haben wir uns auch schon überlegt, aber das ist ziemlich unsicher. Ok, man könnte alle Messwerte verwerfen, die im Rotorabstand sind, aber um Regeln zu können braucht man schon relativ schnell die Messwerte (jeder zehnte könnte da schon viel zu spät sein).
Und ein Hauptproblem ist, dass die Rotordrehzahl je nach Höhe variiert (oder wird die Power beim Heli anders realisiert). D.h. es könnte ein Fall auftreten, wo bei jeder Messung ein Rotorblatt im Weg ist - was für die Regelung gelinde gesagt eine Katastrophe wäre, wenn wir überhaupt keine Messwerte mehr bekommen.
Der Geldaufwand ist mir eigentlich schnurz. Wenn sich die Fh einfach nen Heli für ein paar Hundert Euro kauft, obwohl den sowieso irgendjemand zerschroten wird, können die ruhig nach ein paar gute Sensoren daz spendieren *g*
Die Projekte, die Du ansprichst... Kannst mir dazu vielleicht Links geben? Evtl kann man da ein wenig abkupfern...
Sefiroth
07.10.2005, 12:29
Sorry für den Doppelpost. Der letzte Beitrag ist von mir - hatte nicht gemerkt, dass ich ausgeloggt war...
Also ich würde den Hubschrauber im traditionellen Hubschrauber-Design entwerfen, also oben in der Mitte der Hauptrotor und hinten, an einem "Ausleger" ein Heckrotor zur Stabilisierung und Drehung.
An diesem "Ausleger" könntet ihr doch den Entfernungsmesser anbringen?
Oder ihr baut den Roboter rund. Die Mitte etwas breiter als der Hauptrotor oben (Zentral befindet sich dann der Stabilisierungs/Drehungssensor, etwas auf eine Seite versetzt, damit die Drehung noch möglich ist, eventuell auch 2)
So stelle ich mir das vor (Sorry, ich habe keine Zeit jetzt ein 3D-Modell zu entwerfen, daher habe ich Paint genutzt, aber ich denke es wird klar wie ich mir das vorstelle)
Bei meiner zweiten Idee habt ihr sogar 2 bzw. 4 Sensoren (vorn und hinten hab ich nicht gezeichnet, nur links und rechts). Damit könnt ihr dann sogar die Neigung berechnen, wenn ihr eine horizontale Decke habt.
Ich hoffe meine Zeichnungen sind nicht komplett außerhalb des physikalisch möglichen :)
Moin!
Für nen Heli mit Zubehör und Sensoren liegt ihr aber schon bei >1000 Euro...
Ein Heli hat eigentlich eine konstante Rotordrehzahl. Steigen oder Fallen wird durch die Rotorblattstellung erreicht. Steiler - mehr Auftrieb, flacher weniger Auftrieb.
Bei der Sensorproblematik fallen mir zweieinhalb Lösungen ein:
Die Einfache: befestigt den Sensor am Heckrotor, da dürfte er nicht mehr unter dem Hauptrotor sein.
Die Anspruchsvolle: synchronisiert den Sensor mit dem Hauptrotor.
Ihr braucht einen Kontakt, der eine bestimmte Rotorposition meldet, und nach einer definierten Zeit wird dann gemessen, wenn der Sensor gerade nicht vom Rotor bedeckt ist. Hier müsste man vorher berechnen ob das mit der Rotorgeschwindigkeit und der Ausbreitung der Schallwellen überhaupt klappen kann.
Die halbe Lösung: Klebt einen Sensor auf den Rotor, der per Funk die Daten überträgt.
Mfg Axel
Sefiroth
07.10.2005, 12:40
Den Heli bekommen wir vorgegeben (Das Labor ist echt die Hölle), daher können wir den so nicht verändern.
Den Sensor ans Heck zu packen ist aber ne gute Idee. Sobald ich weiß welchen Heli wir bekommen, werde ich mal schauen ob das machbar ist. Wäre natürlich doof, wenn der Hauptrotor bis über's Heck hinausgeht (habe ich -glaube ich- auchschonmal irgendwo gesehen).
Der ist leider nicht von dem Thema abzubringen. Das es gerade für Heli-Laien eigentlich unmöglich ist interessiert denProf nicht sonderlich.
na gut, dann kauf euch nen heli und lasst IHN mal schnell ne runde drehen... dann wird er wahrscheinlich sehr schnell umdenken ;)
solche projekte gibts in der schweiz:
http://www.uav.ethz.ch/
in israel:
http://www.steadicopter.com/
in berlin:
http://pdv.cs.tu-berlin.de/MARVIN/
(den rest selbst googlen)
Hmm, man könnte ja den Entfernungssensor (oder einen Drucktaster, wenns reicht zu wissen, wann man oben ist *gg*) wirklich auf den Hauptroter bauen.
Dann müsste man den Rotor aufbohren und irgendwelche Schleifkontakte einbauen (wie bei Telefonkabel-Entwirrern oder auch Modell-Rennbahnen, nur etwas hochwertiger), um das Signal dann ablesen zu können. Der Sensor würde sich zwar dann mitdrehen, aber wenn er genau mittig eingebaut wird, dreht er sich auf der Stelle. An der Qualität der Entfernungsmessung sollte sich da nichts ändern.
die rotordrehzahlen bei modellhelis scheinen so zwischen 1000 und 2000 rpm zu liegen... also würde 4000 mal pro sekunde ein blatt am sensor vorbeikommen. macht also 0,25ms abstand. wenn man dann noch die zeit abzieht, die das blatt über dem sensor steht, (sagen wir mal er bedeckt 5° also 5/180el) dann käme man auf etwa 0,24ms zeit, die den sensor zum arbeiten bliebe... das wird schon recht knapp... ultraschall kann man da vergessen, IR könnte mit nem schnellen sensor noch drin sein. wie groß soll eigentlich die sensorreichweite werden?
PS: warum fliegt ihr den heli nicht auf dem kopf, wenn helifliegen doch so einfach ist? dann hättet ihr mit der deckekein problem mher, ihr könntet sogar dort landen... nur der boden würde dann probleme bereiten ;)
Warum muss es eigentlich ein Indoor Heli sein? Lasst ihn doch draussen fliegen und richtet die Sensoren nach unten (zum Landen). Da ist nichts im Weg.
Wenn der Sensor unter dem Hauptrotor sitzt, musst du eben sehr oft messen, jedes mal so kurz wie möglich. Du hast ja auch den Abstand vom Sensor zum Rotor. Den speicherst du als Konstante im Programm und vergleichst dann jedes mal den Sensorwert mit dieser Konstante. Überschreitet der Sensorwert den Abstand (eventuell + einen kleinen ungenauigkeitspuffer), dann hast du höchstwahrscheinlich den richtigen Wert.
Das könnte man auch in einer Schleife machen, so bist du nicht auf eine bestimmte Anzahl an Messwerten angewiesen.
Messwert = Sensordaten;
while(Messwert <= Abstand + Puffer) {
Messwert = Sensordaten;
}
AktuellerAbstand = Messwert;
Da der Heli aber zerbrechlich ist und du nicht aus ungeschickten Messabständen oder ähnlichem den Heli schrotten willst, kannst du noch einen Zähler einbauen, z.B. wenn du seit 0,5 keinen aktuellen Abstand hast, steige nicht weiter, bis der aktuelle Abstand da ist. (Hier muss allerdings auch gewährleistet sein, dass der Sensor für sehr große Abstände, die er nicht mehr messen kann, einen hohen Wert liefert, ansonsten musst du diesen Fall auch behandeln).
Ich hoffe, das hilft dir noch ein wenig.
Moin!
2000 Rpm sind Rounds per Minute nicht per Second.
Also ca 15 ms Zeit zwischen zwei Rotorblättern.
Schallgeschwindigkeit ~340 m/s
->0,015*340=5,25 m.
d.h. Entfernungen von 0-2m sollten sich messen lassen.
MfG Axel
Sefiroth
07.10.2005, 13:20
@uwegw:
Danke für die Links. Werde die in Berlin mal mit ein paar Mails nerven *g*
Und ebenfalls Danke für die Rechnung. Sieht echt nicht rosig für den US Sensor aus. Andererseits muss der Schall das Rotorblatt in dieser Zeit nur passieren, dann kann er sich in der Außenwelt austoben und wenn er von einem Objekt reflektiert zurück kommt bleibt nur zu hoffen, dass gerade wieder kein Rotorblatt im Weg ist. Aber mir ist das ehrlich gesagt zu unsicher...
Die Reichweite sollte schon mindestens 2-3 Meter (so 5 bis 10 Meter wäre aber besser) betragen. Wir werden das Ding wahrscheinlich eh drinnen starten lassen.
---
@maze2k:
Den Rotor aufbohren und da Schleifkontakte mit ausreichender Qualität einzubauen dürfte unsere Fähigkeiten leider bei weitem übersteigen.
Der Heli soll eigentlich nicht als Inddoor konzipiert werden. Aber ich gehe davon aus, dass wir den nur drinnen verwenden werden und da wäre es schade, wenn er uns die Deckenverkleidung wegschrabt...
Die Messauswertung ist mir schon klar. Man könnte wirklich ne Serie von Messwerten aufnehmen und diese dann entsprechend sortieren. Ist aber trotzdem ne unsichere Sache... Man misst ja schon im Normalfall (ohne Rotor im Weg) mehrmals um Störwerte auszusortieren.
---
Vielleicht müssen wir das so machen, dass der Heli einfach eine maximale Höhe programmiert bekommt. Über die Gyros und Beschleunigungssensoren müste man ja ungefähr errechnen können, wwie hoch man gerade ist.
Ach ja, habe eben erfahren, welches Modell wir haben:
Den "Spirit Pro" von ROBBE !
http://de.robbe-online.net/cgi-bin/rims_de.storefront/434655c60400639127183e0dc12105f4/UserTemplate/1/?ISID=434655c60400639127183e0dc12105f4
Ich frage mich, wie wir da irgendwas einbauen sollen. Das Ding sieht ziemlich klein aus... Wenn man bedenkt was da noch alles rein muss... (3 Gyros,Mikrocontroller, mind. 5 US Sensoren, ...).
Leider sieht es so aus, als wenn der Hauptrotor sehr weit nach hinten reicht. Ob man dann an der Heckflosse überhaupt noch was dranbasteln kann?
Der Hubschrauber soll nicht höher als bis 5cm unter die Decke steigen.
So wie die Aufgabe beschrieben ist gibt es weitere Lösungen:
Messung nach unten und Abzug der Raumhöhe.
Falls die Befürchtung besteht, dass die Messung aufgrund der längeren Strecke zu ungenau wird, kann man ein Seizugpoti einsetzen, das seine Präzision hält. Besonders eine Ausführung mit Endanschlag wird ein Überschreiten der maximalen Steighöhe unmittelbar verhindern. :-s
Manfred
H.A.R.R.Y.
07.10.2005, 13:29
So noch ein Versuch, nachdem das letzte Senden ins Nirwana lief:
:gift
Dann müsste man den Rotor aufbohren
Die Rotorwellen sind für die auftretenden Fliehkräfte ausgelegt, so wie sie sind. Aufbohren schwächt die Struktur. Also laßt die Finger davon, sonst fliegen Euch die Brocken um die Ohren! No, really: don't do it!!
Wenn ihr mehrere US-Empfangskapseln einbaut die alle vom rückstrahlenden Schall getroffen werden können, dann sollte bei geschickter Anordnung wenigstens eine gerade nicht vom Rotor verdeckt sein, oder? Gilt sinngemäß auch für die Sender. Also dürfte eine kontinuierliche Messung drin sein. Wie genau die ausfällt wage ich nicht abzuschätzen, da die Luftwirbel vom Rotor einiges an Störungen hereinbringen (Ausbreitungsweg!!). Wie sieht es mit (Stör-) Geräuschen im US-Bereich aus? Der Rotor knattert ja nicht nur im hörbaren Bereich.
H.A.R.R.Y.
07.10.2005, 13:32
@Manf:
Das geht noch viel einfacher: Einen Haken in den Boden einen in den Heli (natürlich unten :mrgreen: ) und das genau abgemessene Seil einhängen. Wetten das der Heli die Decke nie erreicht? :)
Den "Spirit Pro" von ROBBE !
nein, wie süß! nen kleiner 87cm- elektro... aber wohl kaum für größere zuladung konzipiert... bei 1300g gewicht wird der antrieb auch nur auf 1300g ausgelegt sein... da könnte man vielleicht noch ein paar prozent draufpacken, aber das ist dann ja nicht gerade viel...
für euch ist der wohl höchstens tauglich, um das fliegen von hand zu üben, bevor ihr euch dann nen ordentlichen benziner mit ordentlich power leistet...
könnte man nicht einfach einen Sensor unten ran bauen und diesen dann den abstand zum boden messen lassen???
Oder man würde eine stange seitlich an den Helikopter ranbauen ( diese muss natürlich bis auserhalb des vom Rotor bedekten bereich liegen), dann kann man da eine Sensor draufbauen ( alternatife wenn das mit dem Hekrotor nicht klapt)
Gruss luca
wenns indoor ist dann müsst ihr auch seitlich genug abstand haben, dann wäre ne stange sowiso praktisch
Ich denke mal für die Seiten und zum Boden sind schon die 5 US-Sensoren gedacht, oder?
Die Idee finde ich richtig gut ;) ,
habt ihr denn jemanden der schon RC-Heli Erfahrung hat?
Denn das ist von Hand schon verdammt schwer.
Fuer die Sensoren nach oben kannst du auch den Heckausleger verlängern. Musst dann an den Schwerpunkt denken und das Gewicht von der anderen Seite ausgleichen.
Gruss Thomas
Das mit dem Roboheli vergess.
Aus meiner Erfahrung mit Heli's ist der Schwebefug das erste was man
begerschen muss und nach meiner Erfahrung auch des schwierigste.
Für den "nur" Schwebeflug musst du
1. alle 3 Achsen und die Eigenrotation
ausgleichen (wenn du denkst mit Kreisel für die einzelnen Achsen das auszugleichen wird das nicht ausreichen)
2. du müsstest 4 Servo's Steuern in abhängigkeit der jeweiligen Lageänderung des Heli.
den ein Heli hat ja eine ganz dumme Eigenschaft, er stabilisiert sich nicht von selber wie zum Beispiel Flugzeuge (Hochdecker).
Das nur mal als Anmerkung
Hier noch ein Link http://www.steadicopter.com/
Kosten soll er zwischen 125.000 und 150.000 Dollar.
Gibt's schon was neues von dem Heli oder ist das Projekt gestorben?
Hallo,
bin auch neu hier, bin aber als Pilot/Fluglehrer für Helicopter Euer Mann zu dem Thema:
Zitat:
Das Aufgabenziel ist es zunächst, den Hubscharube "nur" zum Schweben zu bringen.
Die Aufgabenstellung ist es, den Hubschrauber ca einen halben Rotordurchmesser vom Boden abheben zu lassen und Ihn dort in Position zu halten. Ein Sensor nach unten reicht hier also vollkommen.
Zitat:
Mit Mikrokontrollern kennen wir uns einigermaßen aus - die spätere regelung wird ein nettes Unterfangen werden.
Die Microcontroler sind hier wahrscheinlich das kleinere Problem. Ich nehme an, dass Ihr Euch hier mit Fuzzy-Logic beschäftigen müsst, weil hier jede Aktion eine gewaltige Reaktion hervorruft, da der Modell-Helicopter fast kein Trägheitsmoment besitzt.
Mit Sensoren kenne ich mich leider (noch) nicht aus. Aber da im wirklichen Leben alles mit Gyros läuft, auch viele Instrumente im Heli, wird ein Gyro wohl auch in Euer Modell kommen müssen. Für einen Schwebeflug und zum Messen der Beschleunigung für einen eventuellen Vorwärts/Rückwärtsflug müsste das aber eigentlich schon wieder reichen.
Hoffentlich hilft Dir das.
Gruß
Wolfgang
Hallo,
bin nur zufällig hier gelandet. Und dachte die Antwort eines anderen Gastes bzgl der 3 Drehachsen(mit 4 Servos), die man kontrollieren muss, kann man nicht so ganz stehen lassen.
Auch wenn der Heli dann nicht mehr um die Achsen rotiert,(was er ja nie exakt macht) kann er euch immer noch nach vorne/hinten, rechts/links oder oben/unten(daran habt ihr ja gedacht) abhauen. Und wenn es nur ganz leicht ist, irgendwann ist die Halle auch zu ende.
So gesehen müssen alle 6 Freiheitsgrade kontrolliert werden.
Einge RC helis benötigen auch 3 Servos für die Taumelscheibe, Die Sender haben dann Mischerprogramme, die ihr auch noch implementieren müsst.
Also "mit 4 Servos" ist da nichts getan!
Wir haben mal nur die Drehung um die Hochachse für einen Autonomen Heli gemacht und das hat uns schon Wochen gekostet. Erst Drehzahlabhängig vom Hauptrotor dann mit Gyro und selbst da gab es noch Probleme.
Am besten ihr fliegt erstmal Modelle um zu sehen wie leicht da alles außer kontrolle geraten kann. Clubs bieten das sicher an, mit Lehrer unterstützung damit nichts kaputt geht!
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