Eintrag 4: Zwischenfazit Bau des Kopters

In den letzten Tagen haben wir daran gearbeitet, unseren FINken zusammenzubauen. Zunächst scheiterten jegliche Versuche:

Typisch! Zuerst wurde ein klassischer Anfängerfehler begangen, indem wir beim Zusammenbauen Kabel vertauschten. Dadurch erzeugten die Propeller falschen Schub, was dazu führte, dass sie sich nicht in die übliche Richtung drehten, wodurch der Kopter letztendlich auf dem „Dach” landete.

Die linke Abbildung zeigt unseren FINken mit den falsch verknüpften Kabeln, die rechte Abbildung zeigt, wie es eigentlich sein sollte.

Kopter-Falsche-Kabel

Kopter-Richtige-Kabel.JPG

Irgendwann musste es ja dann klappen. Immerhin haben wir nun einen halbfertigen FINken, wie auf dem folgenden Foto zu erkennen ist.

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Außerdem kam es unter anderem noch zu einem weiteren Schusselfehler. Beim Steuern gab der Pilot (mein Kollege) zu viel Gas und unser Luftroboter flog an die Decke. Vorbei war es mit seinem kurzen Leben.

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Eintrag 3: Bauplan eines Quadrokopters

Heute haben wir angefangen einen Quadrokopter zu bauen. Hier die wichtigsten Bauteile, die wir dazu benötigen:

  1. Chassis

    Das Chassis ist der Grundrahmen der FINken. Folglich hält es alle Teile zusammen und muss leicht und stabil sein. Zusätzlich dient es der X-Konfiguration und besteht aus FR4, einem glasfaserverstärkten Kunststoff. Das von uns genutzte Chassis haben wir selbst designed und gefräst.

    Hier seht ihr eine Skizze unseres Grundrahmens:

    finken-III-chassis

  2. Rotoren

    Rotoren sind eine Grundvoraussetzung, dass der Quadrokopter in die Luft aufsteigen kann. Um dieses Ziel zu erreichen, bewegen sie Luft, um aus der Drehung Schub zu erzeugen. Die Schubrichtung geht dabei immer nach unten. Das Format unserer Rotoren beträgt 5 Zoll. Darstellung Rotoren

  3. Motor

    Damit die Rotoren ihren Dienst erfüllen können, benötigen sie Unterstützung von einem Motor, denn dieser sorgt für den Antrieb. Unsere Propeller können eine Geschwindigkeit von bis zu 15.000 Umdrehungen pro Minute erreichen. Darstellung Motor

  4. Autopilot

    Der Autopilot ist die zentrale Steuereinheit eines Luftroboters. Wir haben uns passend zu unserem Projekt für das Modell Lisa MX-2.1 entschieden, da dieses auf der Paparazzi Steuerungssoftware basiert, welche eine vollautonome Steuerung ermöglicht, sowie ein integriertes inertiales Navigationssystem und ein Barometer beinhaltet. Darstellung Lisa MX-2.1

Eintrag 2: Der Quadrokopter

Wie im vorherigen Eintrag bereits erwähnt, sollen unsere Quadrokopter so konzipiert werden, dass sie ein vollautonomes Verhalten aufweisen. Dazu werden wir die Flugroboter durch eine Software programmieren, die kein GPS erhält, sondern es ermöglicht, dass Gegenstände durch Ultraschall erkannt und umgangen werden (um u.a. Kollisionen mit der Wand der Testumgebung zu vermeiden) und dass eine festgelegte Höhe eingehalten wird, indem ein Sensor die Entfernung zum Boden misst. Unsere Kopter benötigen folglich mehr Sensoren als herkömmliche. Diese bewirken, dass eine Auswertung einer Bandbreite von Algorithmen im Hinblick auf das Verhalten der Schwarmroboter und sensorischer Werte ermöglicht wird. Wir werden vier Ultraschall-Distanzsensoren in die Architektur der Quadrokopter integrieren – setzen also auf Sonars (Schallimpulse), die den Weitwinkel zuverlässig erfassen – und einen IR (Infrarot) – Sensor, da dieser schnelle Reaktionszeiten und eine einfache Integration ermöglicht. Da Quadrokopter üblicherweise in ihrer Größe, Ladekapazität und Energiespeicherung eingeschränkt sind, die Tragkraft und Flugdauer jedoch von diesen Faktoren abhängt, werden wir die FINken mit starken Motoren und großen Batterien ausrüsten, um dem entgegenzuwirken. Sie sind so ausgelegt, dass die Schwarmkopter in einer Umgebung von 4m x 3m fliegen können, während sie eine festgelegte Höhe von 1,2m aufrechterhalten (die Höhe ist durch die Reichweite des Sensors limitiert).

Eintrag 1: Einführung und Ziel

Quadrokopter gewinnen in letzter Zeit immer mehr an Beliebtheit in verschiedenen Industriebereichen, da sie sehr flexibel einsetzbar und noch dazu preiswert sind. Mit ihrer Hilfe erleichtert sich beispielsweise die Überprüfung von Gebäuden oder das Liefern  beeindruckender Perspektiven bei Sportereignissen und Filmen.

copter.png

Fliegende Quadrokopter unterscheiden sich von denen, die im Bodenbereich Verwendung finden dadurch, dass sie zum einen mehr Energie benötigen um sich fortzubewegen und  zum anderen aufgrund ihrer niedrigen Traglast ein geringeres Abtast- und Entwicklungsvermögen besitzen.

Bei den zu Beginn genannten Einsatzgebieten werden die Flugroboter normalerweise manuell durch ein externes Gerät gesteuert. Unsere Philosophie ist jedoch eine andere. Wir möchten die Kopter (unsere heißen FINken) so konstruieren, dass sie weder durch GPS, noch durch andere äußere Geräte gesteuert werden, also folglich autonom agieren. Durch Programmierung wird den Robotern zwar ein Ziel vorgegeben, der Weg dorthin wird hingegen von diesen eigenständig gefunden. Um dieses Vorhaben zu erreichen, werden wir in nächster Zeit Experimente in einer Simulation und in unserer Testumgebung namens FINken Plattform durchführen. Die Simulation dient dem Testen von Algorithmen und dem Beobachten des offline-Verhaltens im Schwarm. Sind unsere Annahmen bestätigt, übertragen wir den Versuch in die Realität, indem das Experiment mit einem einzigen Quadrokopter durchgeführt wird. Verläuft dies ebenfalls erfolgreich, dann wird das Ganze erneut ausgeführt. Nun allerdings mit zwei und mehreren Koptern. Gelingen diese Versuche, dann wissen wir, dass unsere Erkenntnisse auf beliebig viele Flugroboter anwendbar sind.