Projekt Roboheli - mitvielen fragen

[beelze000]

Moin moin liebe Robotergemeinde,
ich bin neu hier und will mich kurz vorstellen, mein Name ist Dennis und ich mache gerade meinen Techniker in Berlin. Zu diesem Studium gehört auch eine Abschlussarbeit bzw. Projekt, das ich heir kurz vorstellen will und ein paar Fragen habe!

Als die Idee ist folgende:
Wir haben einen normalen RC Helikopter den wir mit einem Microcontroller erst mal schweben lassen möchten, das heißt das der Controller diese Arbeit übernehmen soll, das währe Phase 1 des Projektes.
Phase 2 währe mit Hilfe einen Drucksensors die Höhe zu halten.
Phase3 währe einen bestimmten Abstand zu einem Objekt halten zu können mit Hilfe von Entfernungsmessern.
Phase 4 ist dann evtl. noch ein Kompassmodul, GPS und ne Kamera.

Realisieren möchte ich Phase 1 mit 3 Gyrosensoren und einem 3 Achsen Beschleunigungsensor.
(Viele von euch kennen die Bauteile evtl. schon von den mikrokopter Projekten)
Phase 2 soll mit Hilfe des MPX 4115a von Freescale realisiert werden.
Die ganzen Sensoren geben einen analoge Spannung zurück:
Die Gyros:
Ausgangsspannung(Ruhelage): 1,35V
Skalierung: 0,67mV
3 Achsensensor(der von robotikhardware.de):
Ausgang: 0V - 3,3V
Drucksensor:
Messbereich: 15kPa - 115kPa
45,9 mV/kPa

So ich hatte gedacht das ein RN-Mega2560 Board nehme der hat viele ADU Eingänge und viele PWN Ausgänge für die Servos.
So nun kommt das eigentlich Problem und zwar das ich nur begrenzt Ahnung von microcontrollern habe. Wir haben zwar das im letzten Semester angefangen mit na Motorola CPU (glaub den hc12), aber hab halt kaum Erfahrung. Was man so beachten muss. Meine C Kenntnisse sind denke ich ausreichen(Zeiger und so kein Problem), aber halt nur auf dem PC.
Würde gern wissen, ob ich mit dem Board gut einsteigen könnte und ob das einfach zu handhaben ist vom Programmieren und so.
Oder habt ihr nen Bessere Idee?
Gruß Dennis

[just4fun]

Hi beelze000,

generell dürfte es mit so einem Mikrocopter einfacher sein, als mit einem Heli, denke ich...
Hier dürftest du alles finden was du brauchst: http://www.mikrokopter.de:80/ucwiki/

[Willa]

Da kann ich nicht zustimmen, ein Modellheli ist auf jeden Fall 1000 mal einfacher zu stabilisieren als ein Quadrocopter... Den Modellheli schaffe ich nämlich schon ganz ohne elektronische Stabilisierung. Bei nem Quadrocopter würde ich niemals wagen die Elektronik abzuschalten. Wenn du ein fertiges Board kaufen willst (RN-Mega2560), warum nimmst du dann nicht gleich die FlightCTRL vom Mikrokopter? Da ist der Unterschied nicht mehr so groß. Außerdem ist der Aufbau des µC Anteils am Controllerboard noch der kleinste Anteil. Frickelig wirds z.B. beim Anpassen der Verstärker von den Gyros + Acc. Die Regelung ist zwar vom Prinzip einfach, aber bis dann alles wirklich gut funktioniert und alle funktionen hat die man will braucht man ziemlich lange.
Was für einen RC-Heli willst du denn verwenden? Du musst bedenken dass es sehr teuer wird wenn dir das Teil abstürzt. Außerdem kann man die Reglung nicht mal eben testen während man den Heli in der Hand hält. Wenn du Pech hast ist entweder dein Arm ab oder du hast ne tiefe Schnittwunde (je nach Größe des Helis). Das ist schon ein großer Vorteil am Quadrocopter. Die Crashkosten sind hier auch sehr gering.

[beelze000]

moin,
danke erstmal für die schnelle antwort.
Naja die FlightCTRL ist halt 140€ teuer, das ist eigentlich das haupt argument!
Der Heli ist schon vorhanden, ist nen relativ günstiger von reely(aber kein Koaxial und kein 3D) und wird mit eletromotor betrieben.
Zum testen hab ich mir das so edacht das ich nen holzplatte nehme, dann unterm heli noch so überungsgestell ran schraube und dann den heli mit vier schüren an der platte befestige.
So kann er "schweben", aber kann nicht umfallen.
Was ich aber gern noch wissenwürde ist, ob ich den das RN-Mega256 per USB einfach programmieren kann ohne diesen ISP USB programmer ?
Nochmal kurz nebenbei:
Kann ich die vorgeschlagenen Sensoren(Gyro und ACC) nicht ohne z.B. OPV schaltung am board betreiben, aso am ADU einlesen?
Passt da die Auflösung nicht vom ADU?
MfG Dennis

[Willa]

Mit Heli am Boden festbinden wäre ich vorsichtig... Das kann sehr schnell schiefgehen und auch in Resonanz geraten. Aber vielleicht hast du auch Glück.
Ob du die Sensoren ohne OP benutzen kannst sagt dir das Datenblatt...

Die Gyros:
Ausgangsspannung(Ruhelage): 1,35V
Skalierung: 0,67mV
3 Achsensensor(der von robotikhardware.de):
Ausgang: 0V - 3,3V
Das sagt mir leider nichts.... Skalierung 0,67mV? Pro was?
Selbst wenn der ACC von 0 bis 5V gehen würde empfiehlt sich eine Verstärkung, da man meist nur sehr geringe Beschleunigungen im Mittelbereich sehr hoch auflösen will. Beim Gyro ist das genauso, hohe Winkelgeschwindigkeiten interessieren überhaupt nicht (die sollen wenn deine Regelung funktioniert ja eh nicht auftreten), eine hohe Auflösung um null herum ist viel wichtiger.
Filtern musst du alle Sensorwerte übrigens analog und per Software.

[beelze000]

Die Skalierung bedeutet 0,67mV pro Grad.
mit analog meinst du sowas wie nen Bandpass oder sowas oder übern aktive filter mittels OPV?

Hmm hab mir gerade nochmal die FligthCTRL angeguckt und mir ist aufgefallen das dort die Gyros und der ACC schon verbaut ist, dadruch ist sie ja nicht mehr viel teuer als der selbstbau und würde sich ja schon wieder lohnen.
Auf der FligthCRTL dürfte ich doch auch eigene Programme drauf kriegen oder?
Wie sieht es denn mit der erweiterung von der FlightCRTL aus?
kann ich da auch ohne weiteres weitere Sensoren anschließen.

[Willa]

Du meinst wahrscheinlich 0,67mV pro Grad/s? Das wäre dann eine wirklich kleine Amplitude die muss ziemlich verstärkt werden. Mit analoger Filterung meine ich Bandpass am Gyro und lowpass am ACC. Dadurch kannst du eine Komplementärfilterung erwirken, d.h. Gyro und ACC unterstützen sich bei der Erfassung des Ist-Position.
Soweit ich weiss kannst du die Flight Control selber programmieren. Du musst mal gucken ob es eine genaue Portbeschreibung für den Controller gibt, ansonsten musst du dir das aus dem Quellcode herauslesen. GPS + Höhensensor + Kompass werden des öfteren an Mikrokoptern verbaut, daher sollte das relativ problemlos möglich sein...

[beelze000]

@willa:
hab gerade gesehen das du dir ja nen tricopter gebaut hast, undzwar mit nen atmega32.
würde der nicht für meine zwecke auch ausreichen? der ist ja auch preiswerter?
du hattest ja wahrscheinlich die gleichen schwirigkeiten.
hast du denn auch gyros mit acc verwendet?
gruss dennis

[Willa]

Hi Dennis!
Das fällt dir ja früh auf ;-D Ja in diesem Fall weiss ich ausnahmsweise ungefähr was da für Schwierigkeiten lauern. Außerdem fliege ich seit mehr als 10 Jahren Modellhelis. Ein Atmega32 reicht auf jeden Fall für die Stabilisierung eines Helis aus. Allerdings wirds dann etwas knapp wenn du GPS, Druck, Kompass zusätzlich mit dem µC auswerten willst. Gerade GPS wird meistens per UART ausgelesen, ich stelle mir vor dass das zu viel Rechenzeit verbraucht. Evtl. müsstest du dann einen Zweit-µC benutzen. Das ist auf jeden Fall mein Plan im Moment.
Ich fliege Murata ENC-03R Gyros und nen lis3l02as4. Beide mit Opams verstärkt und Komplementärgefiltert. Als Regelung habe ich einen PI Regler, basiert auf den Daten aus dem Gyro. Der I-Anteil wird vom ACC in die richtige Richtung gezogen. Neuerdings habe ich auch noch nen I Anteil vom ACC verrechnet, in der Wohnung machts nen Autostabilen Eindruck. Aber leider regnets hier die ganze Zeit, deswegen kann ichs grad nicht draußen testen.
Kennst du eigentlich schon das hier?
http://www.rcmovie.de/video/49edc1bdd812c554ee3b/Heli-fliegt-allein

[beelze000]

naja das mit dem gps ist ja erstmal sekundär, aber das hatte ich mir schon gedacht, das dann irgedwann die power nicht mehr ausreicht!
Hmm das video beschreibt so zeimlich genau das was ich versuchen will.
Hab mir gerade nen rn 1.4 board mt isp usb programmierer bestellt.
werde damit mal meine ersten schritte machen und vesuchen die servos anzusteuer und das rc signal aus zu werten.
sach mal wie haste denn die ganzen filter berechnet?
also wie es dirket geht weiss ich aber an welche frequenzen hast du dich gehalten oder eher wo her wusstest du in wie weit die filter arbeiten sollen?
softwareseitig könnte mann es ja erstmal im einfachsten falle über nen mittelwert versuchen oder?

gruss dennis

[Willa]

Hi!
Also so richtig berechnen kann man das nicht... Muss man eher probieren. Sowieso muss man ziemlich viel probieren um die ganzen Parameter herauszufinden. Meine Gyrodaten filtere ich z.B. für den P-Anteil mit nem 3-punkt moving average Filter. Wenn du es schaffst nen schönen FIR-Filter umzusetzen ergibt as bestimmt bessere Resultate.
Zu Servos und Empfänger auswerten findest du im Wiki nen passenden Artikel von mir.

[beelze000]

hey super danke für den tipp,
werde die tage dann auch mal die sensoren bestellen und mal nen plan machen wie ich das alles in den heli bekomme.
wenn es dann soweit ist würde ich evtl. nochmal auf dich zurück kommen, wenn ich darf.

Du sach mal, wo haste denn eigentlich dir gyros und den acc her?

gruss dennis

[Willa]

Gyro's und ACC gibts/ gab es mal bei www.mikrokopter.de im Shop. Falls du dich noch nicht auf spezielle Sensoren festgelegt hast - ich glaube die ganzen Sparkfun Sensoren sind einfach zu benutzen.
Fragen kannst du mir dann gerne stellen.

[the_playstat]

Achtung:

Nachdem bei HF-Sendern verständlicherweise auf die Richtlinien hingewiesen wurde, möchte Ich hier noch mal insbesondere auf Gefahren mit Flugrobotern hinweisen. Fliegende RC-Modelle und Flugroboter sind gefährlich.

Ein Modell Flugzeug z.B. kann gerne 150km/h schnell werden und bei einem Gewicht von z.B. 4 kg ist die kin Energie gewaltig.

Knallt ein solches Objekt Jemanden an den Kopf, ist der sicherlich sofort tod.

Ähnliches kann bei Modellhubschraubern passieren.

Da gerade Roboter (IC-gesteuerte Fahrzeuge) nicht immer so reagieren, wie es sich der Erbauer vieleicht gedacht hat, sollte man auf besonders gute Sicherheitsmaßnahmen achten. Z.B. Absperrung des Geländes. Helfer, die Acht geben, Schutzmaßnahmen, ...

Vieleicht sollte man auch ein entsprechenden Sicherheits-Thread gerade für fliegende Roboter hier pinnen.

Ehrlich gesagt ist der Verstoß gegen die HF Vorschriften relativ irrelevant im Vergleich zu Schädigungen durch einen ausser Kontrolle geratenen Flugroboter. ;)