Quadrokopter steuerung

[Biohazardry]

Hallo Community

wie bereits hier angedroht https://www.roboternetz.de/community/threads/62475-Bac-Arbeit-Quadrokopter
wollen wir einen Quadrokopter bauen.

Nun habe ich die benötigten Komponenten für die Steuerung/Sensoren zusammengestellt:


Acc + Gyro + Magnetfeld (+ onboard Arduino)

http://www.watterott.com/de/9-DoF-Razor-IMU 114,47 EUR


GPS Modul (20 Hz update rate)

http://www.watterott.com/de/Venus-GPS-Modul 41,49 EUR
http://www.watterott.com/de/GPS-Antenne-SMA 10,09 EUR


Entfernungsmesser (Ultraschall 3-400 cm)

http://www.watterott.com/de/Ultraschall-Entfernungsmesser 14,28 EUR

Funk-Kommunikation (~1500m & 250kbps Max data rate)

http://www.watterott.com/de/Shield-Wireless-SD-Shield 23,68 EUR
http://www.watterott.com/de/XBee-Explorer-USB 19,95 EUR
http://www.watterott.com/de/XBee-Pro-60mW-Wire-Antenna-Series-1-802154 2x 35,93 EUR

Arduino Board (ACHTUNG CHECK NOCH WEGEN KOMPATIBILITÄT)

http://www.watterott.com/de/Arduino-Mega-2560 48,79 EUR

Folgendes wurde angedacht:
XBEE Explorer USB und eine XBEE Antenne werden am PC angeschlossen und übertragen die Daten zu den 2.XBEE und Wireless-Shield.

Dort werden die Daten vom Arduino verarbeitet. Der Arduino steuert ebenfalls die BL-Regler an (4x nicht in der Liste über I2C).
Die aktuelle Lage wird mittels IMU errechnet und an den Arduino übermittelt. GPS wird ebenfalls genauso wie der Hall-Sensor an den Arduino angeschlossen.

Hat jemand irgendwelche Vorschläge bzw. Probleme erkannt? Bin für jede Hilfe dankbar :rolleyes:

Gruß Bio

[Zameer]

Ja vorschläge zur Kostenreduzierung.
Mpu6050 (Gyro+acc) Ebay um 13€ - ist n top Sensor
Und ich würde z.B. n Mega 32u4 hernehmen 4 16 bit timer, usb nativ. (gibts auch entsprechende Boards, die den schon bestückt drauf haben.
Reicht auch für die regulären Berechnungen.

[dlarts2]

Ich würde dir auch empfehlen, andere Sensoren zu benutzen.
Der MPU6050 ist ein sehr guter und günstiger Sensor. Als Ergänzung kann man den HMC5883L nehmen, ebenfalls sehr gut und günstig zu bekommen.
Das hat auch einen anderen Vorteil:
1) Gyro und Acc sollten relativ nah am Schwerpunkt montiert werden
2) Mag hingegen sollte relativ weit weg von stromführenden Kabeln montiert werden
Wenn du alle Sensoren auf einer Platine hast, musst du bei der Konstruktion deines Quadrocopters darauf achten, dass du Punkt 1 & 2 bestmöglich erfüllst.
Hast du hingegen zwei Platinen, kannst du den Mag. fast beliebig platzieren und musst nicht an Abschirmung etc. denken. Einfach ein paar Zentimeter über den Stromführenden Kabeln.

Wenn du die beiden oben genannten Sensoren benutzt, sparst du alleine daran schon etwa 100€.
Zusätzlich könnte man noch ein Barometer (BMP085) benutzen. Das Ultraschallmodul ist nur in Bodennähe zu gebrauchen, sobald man ein paar Meter in der Luft ist, bringt es nicht mehr.
Mit einem Barometer kann die Höhe recht gut gehalten werden.
Allerdings ist der Sensor lichtempfindlich. Also am besten mit Schaumstoff bedecken. Hilft auch gegen den von den Propellern erzeugten Luftstrom.

Das GPS ist OK, bekommt man aber auch günstiger aus Fernost. Ein gutes Modul gibts es bei Hobbyking für knapp 20€.
Und auch einen Arduino Mega 2560 gibt es bereits um die 15€.

Es gibt allerdings schon sehr viele fertige Platinen für die Steuerung eines Multicopters auf Basis von ATMega CPUs.
Diese kommen bei der Menge an Sensoren und die Fusion der Sensordaten an Ihre Grenzen.
Ein OpenSource-Projekt auf Basis eines ATMega2560 ist z.B. ArduCopter bzw. ApmPilot.

Relativ neu sind hingegen Steuerungen auf Basis einer STM32F4 CPU, also eine 32-Bit CPU.
Mit diesen CPUs können komplexere Algorithmen zur Sensordaten-Fusion benutzt werden, sodass die Regelung genauer wird.
Vllt. wäre sowas auch interessant.

Ich kann allerdings nicht beurteilen, inwieweit sowas in den Rahmen einer Bachelorarbeit passt bzw. es sich auf drei Bachelorarbeiten aufteilen lässt.
Das Thema ist schon recht komplex und ich kann mir vorstellen, dass es schnell den Rahmen einer Bachelorarbeit sprengt.

[Biohazardry]

Auf einen Barometer habe ich bewusst verzichtet, da er mir zu ungenau scheint (die Änderung des Luftdruckes zw. Boden und zB 10m ist marginal).
Zur Bestimmung der Flughöhe benutze ich den Ultraschall-Sensor (bis ~ 4m sollte er schon gehen) und alles was darüber ist mittels GPS (kann ja schließlich die GPS-Position inkl Höhe bis auf 2,5m genau bestimmen).

Wenn das zu ungenau ist, kann ich den Barometer immer noch hinzufügen, jedoch für erste Versuche sollte das (hoffentlich) reichen.

[Haffnerin]

Wie seid ihr denn jetzt vorangekommen mit eurer ganzen bewussten Auswahl? ;)

[Biohazardry]

Habe alles bestellt und bin brav am basteln.. muss jetzt halt noch ein Protoshield löten und alles programmieren.