X-Ufo Eigenbau -> AirBug is airborne

[DerMarkus]

Hi Forum,
vor einiger Zeit hatte ich euch schon meine Sensorplattform vorgestellt:

https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=16053&highlight=

Jetzt ist der erste flugfähige Prototyp meines X-Ufo Nachbaus fertig:

AirBug V0.0.2.

Hier ein Bild:

http://s2.bilder-hosting.de/img/JFE04.jpg (http://www.bilder-hosting.de/show/JFE04.html)

Zentral in der Mitte sieht man die Imu. Darunter ist ein kleiner
Controller zu sehen, der die 4 Brushless Regler ansteuert. Die
Brushlessregler sind direkt an den Motoren angebracht.
Der Pappkasten dient momentan als Landeplattform und als
"Griff" wenn man im Flug mal schnell eingreifen muss ;).
Die Platinen sind momentan mit Gummiringen fixiert, das ist
nicht sehr schön aber zweckmäßig, da man sie so sehr schnell
demontieren kann. Die Kabel, die seitlich abgehen, gehören
zum einen zu der externen Spannungsversorgung und das
Flachbandkabel führt zum PC.
Der AirBug wiegt ohne Pappgestell ca. 350g. Die Regelung
läuft zZ auf dem PC unter Matlab/Simulink. Ich habe mich dafür
entschieden, weil man so sehr einfach und schnell unterschiedliche
Reglerstrukturen austesten kann, ohne irgendwelchen Code
schreiben zu müssen.

Noch ein paar Anmerkungen zur Regelung.
In der ersten Version V0.0.1 wurden alle drei Achen kreiselstabilisiert.
Wenn man den AirBug in der Luft "ausgesetzt" hat, ist er so sehr stabil
geblieben. Der Pilot konnte dann über das Gamepad vom PC aus die
Drehraten vorgeben und so den AirBug steuern. Das Prinzip der Steuerung
entspricht also der eines "normalen" Modellhelis.
Da ich bisher noch nie ein Modell, geschweige denn einen Heli
geflogen bin, hatte ich enorme Schwierigkeiten den AirBug zu steuern.
Nach einigen Stunden des Tranings konnte ich ihn einige cm vom
Boden abheben. Allerdings ist er unmittelbar darauf in eine
beliebige Richtung abgetrieben. Meistens war ich nicht so
reaktionsschnell und ich musste den Flug abbrechen.

In der aktuellen Version V0.0.2 werden die Lagewinkel für Nick und Roll
bestimmt. Wird der AirBug nun in der Luft "ausgesetzt" so bleibt er
absolut stabil. Allerdings reichen schon kleine Winkelabweichungen von
ca 2-3° um den AirBug Geschwindigkeit aufnehmen zu lassen. Da ich in
sehr beengten Räumlichkeiten flieg, muss man den Airbug immer wieder
auf eine sichere Position ziehen. Als Pilot gibt man jetzt nur noch
Lagwinkel vor. Wenn der Stick losgelassen wird, regelt der AirBug auf
seine Schwebe Position zurück. Das Fliegen ist jetzt so einfach, das sogar
ich nach ca. 10 Minuten sehr sicher im Zimmer schweben konnte.

Im Anhang habe ich mal ein Video angehängt, wo ihr einen Testflug sehen könnt.
Das Video ist im 3gp Format. Man kann es mit dem RealPlayer abspielen.

[ogni42]

Wow! Cooles Projekt. Gratulation.

[bR00k]

sehr toll! weiter so

[scales]

wie machst du es denn, dass der Flieger gerade bleibt?
hast du Neigungssensoren, und der Flieger gleicht das von alleine aus,
oder bleibt er einfach grade, da das Gewicht richtig ausbalanciert ist?

und dann würde mich noch interessieren welche Motoren und Propeller du benutzt hast, bzw. wo du die herbekommen hast


sonst kann man nur sagen, Super Projekt!

[DerMarkus]

Hi Scales,
um die Lagewinkel zu bestimmen verwende ich Beschleunigungssensoren und Kreisel ( ->Komplementärfilter ). Die Regelung gleicht dann jegliche Abweichungen aus. Alleine durch die Ausbalancierung mit Gewichten würde sich der Flieger nicht in der Luft halten lassen.
Die Motoren sind ganz normale Brushless Aussläufer aus dem Modellbaubereich. Die Propeller sind von Varioprop.

[waste]

Hi DerMarkus!

Tolles Projekt und klasse Ausführung! Gefällt mir!

Soll der Airbug irgendwann auch autonom fliegen können?

Mich würde noch interessieren, wie das mit der Echtzeitanbindung von Matlab/Simulink geht und könntest du vielleicht auch noch ein Bild von deinem Simulink-Modell zeigen?

Gruß
Waste

[DerMarkus]

Hallo Waste,
irgendwann soll der AirBug mal autonom fliegen, das ist zumindest das Ziel. Allerdings wird das noch ne Weile dauern ;)

Die Anbindung an Matlab habe ich über eine S-Function gemacht. Das sieht dann so aus, das man ein C-Interface aus einer DLL exportiert. Auf das C-Interface kann dann Matlab/Simulink zugreifen. Die C-Funktionen mappe ich dann wieder auf entsprechende C++ Klassen die dann die Kommunikation mit der Hardware aufbauen. So wirklich Echtzeit ist das natürlich nicht, weil Windows immer mal wieder dazwischen funkt. Auf einem entsprechend schnellen Rechner werden die Reglertakte aber sehr präzise abgearbeitet. Im Anhang mal ein Bild von dem Simulink Modell:

http://s2.bilder-hosting.de/img/L9I26.jpg (http://www.bilder-hosting.de/show/L9I26.html)

[tobimc]

Hi!

Vorsicht. In diesem post ist das Verhältniss zwischen Fragen und Feststellungen gefährlich gestört.
Bei Risiken und Nebenwirkungen wenden sie sich bitte an Ihren Arzt oder Apotheker.
/*Sorry, dass ich dich jetzt ein bisschen löchere...*/

Coole Sache!!
Sind das diese Verstellprops von /unknown/?
Das sind Aussenläufer gell?
Beeinflussen die Kabel nicht das Flugverhalten?

Ich erlaub mir jetzt einfach mal die frage... bist du der, der bei Jufo mal mit einer 3D-Beschleunigungssensor-Plattform mitgemacht hat?

VLG Tobi

[DerMarkus]

@tobic
Hatte scales schon gefragt. Das sind brushless Aussennläufer und Propeller von Varioprop.
Die Kabel beeinflussen schon das Flugverhalten, aber wenn man aufpasst das nicht allzuviel Spannung drauf ist, dann geht es eigentlich ganz gut. Muss dich leider enttäuschen bei Jufo habe ich nie mitgemacht :)

[voidpointer]

Hi Markus,

Gratulation für den Fortschritt bei Deinem X-Ufo. Das Video sieht sehr gut aus. Wie es scheint, hast Du Dein Ziel konsequent weiterverfolgt.

Deinen Beschreibungen entnehme ich, dass Du bisher noch kein Kalman-Filter einsetzt. Ist das richtig? Wir hatten ja in Deinem IMU-Thread schonmal drüber gesprochen. Hast Du möglicherweise schon mal Information / Literatur besorgt, ob und wie ein Kalman-Filter hier hilfreich sein könnte?

Wie lange bleibt Dein X-Ufo stabil, ohne dass Du korrigieren musst?

Gruß, Achim.

[DerMarkus]

Hi Achim,
danke für die Blumen :)
Richtig bisher verwende ich keinen Kalman Filter sondern nur einen komplementären Filter. Aktuell bin ich gerade dabei mich in den Kalman Filter einzuarbeiten. Die Mathematik ist etwas sperrig ;) Aber ich denke das ich in absehbarer Zeit mal was testen kann.

Zum Thema Stabilität.
Das Problem ist, das kleine Lagewinkel schon zu einer Beschleunigung führen. Da ich immer etwas Bewegung in den gemessenen Lagewinkeln habe steht der AirBug nicht lange zu 100% auf der Stelle sondern nimmt immer wieder Geschwindigkeit in eine Richtung auf. Nach kurzer Zeit wird dann wieder der genaue Winkel gemessen und die Geschwindigkeit wird abgebaut. In meinem kleinen Zimmer ist das jetzt etwas kritisch aber für einige Sekunden kann ich die Steuerung locker loslassen. In jedem Fall werden die Lagewinkel nicht instabil und wär die Zimmerbegrenzung nicht da, so könnte man sicher sehr lange hin und her "schweben".

[PabloEscoba]

Hallo

Gibts was neues zu diesem Projekt

H.M

[Lenox]

Hey bin selber Heliflieger, dein Projekt ist wirklich Hammer!
Wenn der autonom fliegst dann.. schon häftig sowas allein auf die Reihe zu bekommen.
Am besten wär es wohl du lässt ihr über Lipos fliegen, so ein Kabel macht ein 300g "Heli" ganz schön schwergängig.

Mfg
Stefan

[Richard]

Hi Scales,
um die Lagewinkel zu bestimmen verwende ich Beschleunigungssensoren und Kreisel ( ->Komplementärfilter ).

Moin moin,

Kannst Du mal posten was für Beschleunugungssensoren und Kreisel?
Wie regelst/rechnest Du bei den Beschleunigungssensoren den Einfluß
von unterschiedlichen Neigungswinkeln aus den reinen Beschleunigungs
Werten heraus?

Danke, gruß Richard

[HannoHupmann]

Kuckst du hier:
https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=16053&highlight=

hat der Autor schon ganz am Anfang beschreiben.

[Johannes G.]

Hallo,

zwei Fragen: Welche Motoren hast du genau verwendet?
Und wieviel hat das Projekt instgesamt gekostet?

Viele Grüße,
Johannes

[BastelWastel]

Ja, Motoren-Typ/Kosten würden mich auch interessieren..
Wieviel Schub bekommste in etwa zusammen, soll ja auch irgendwann akkus in die luft bekommen.

LG BastelWastel