Robotika v modelárstve

K tejto myšlienke ma priviedol môj 17-ročný syn, ktorý sa pred nejakým časom naučil "lietať" (http://vimeo.com/13080368). Ledva nastúpil na elektro priemyslovku, začal sa v tom vynikajúco orientovať. A po pár lietaniach sa ma pýtal: "A nevedelo by to letieť samo? Veď techniku na to už máme...."

autor: vpershing

pridal: mior

______________________________________

Poznámka Janka O.:

Ako vždy, skvelý článok - nadčasový. Vladko, vďaka.

 

 

Takže páni, naučení lietať na tranzistorových rádiách, musíme si priznať, že po pojmoch ako digitálne servá, 2,4Ghz DSM, nano LiPol batérie, brushless motory, plne programovateľné vysielače http://rcmodely.cevaro.sk/index.php?id=246, alebo telemetria a FPV sa musíme prispôsobiť aj tomu, že nastupuje nová éra - robotika v modeloch. 

Ako neskutočné nám pripadali prvé články o prvých bezpilotných armádnych lietadlách. S takým zázemím, aké im je dopriate si to však väčšina predstaviť vie. Čo však my bežní modelári? Zbežný dotaz cez Google nám však napovie, že dnes už podobné projekty existujú. A to od plne akademických (vysoké školy v USA ale už aj na Slovensku) až po naprosto amatérske napr. http://code.google.com/p/ro-4-copter/

Stačí si pozrieť pár stránok (drobný výňatok z mojich záložiek):

http://www.elenafrancesco.org/arduino/baronpilot/

http://www.rcalbum.com/index.php?action=dtl&amode=&id=5021&lng=1

http://mikrokopter.de/

http://www.kkmulticopter.com/index.php

http://diydrones.com/

a mnoho ďalších aj z odkazov z nich.

Celkom pekne je to zhrnuté na http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=1097355

Čo však s tým môže urobiť bežný slovenský modelár s obmedzeným domácim rozpočtom?

Niektoré veci sú aj komerčne dostupné na http://www.elektromodely.com . To sa ale týka hlavne tých, čo radi nakupujú a menej študujú .

Nuž po dôkladnom preštudovaní väčšiny spomenutých odkazov sa pokúsim  odpovedať, ako na to:

Začalo to tým, že ma syn žiadal, aby som ho naučil programovať tie šváby, čo sa mi na stole povaľujú. Rozhodol som sa teda čo sa len dá naštudovať

 A vybral som mu za vynikajúce vysvedčenie za 1.polrok vývojový systém Arduino.

Po prvých pokusoch s LED, potenciometrami, LCD displejom alebo sériovom prenose údajov už vedel  ako na to.

A tak sa hneď s kamarátmi pustil do ďalšej výzvy - programovaniu autonómnych robotov http://vimeo.com/20958292

Keď sa jeho tím vrátil z celoštátnej súťaže s prvou cenou, bolo to jasné (ak počítate čas, naozaj sa jedná o obdobie 2 mesiacov, tá mládež je skutočne vyspelá), že urobíme niečo autonómne aj vo vzduchu....

Najskôr sme postavili ďalšie Arduina...

Cesta k lietajúcemu robotovi je však nesmierne ťažká a zložitá (odhliadnuc od kúpenia toho ako celku).

V prvom rade je treba definovať "autonómnosť" modelu - jednoducho povedané kam až vieme dospieť k nej. Základnou je stabilizácia polohy či už letiaceho alebo visiaceho modelu. K tomu účelu sa používajú už dávnejšie gyroskopy, reagujúce na zmenu v niektorej z osí a vyvolávajúce reakciu na jej vyrovnanie. Pri bežnom lietadle ich použitie má od autonómnosti hodne ďaleko, používa sa hlavne na elimináciu vplyvov poryvov vetra a podobne.

Tu teraz oddelím lietajúce modely od tzv. aj visiacich (vrtuľníkov). U lietadiel je samozrejme dôležitá aj dopredná rýchlosť zaisťujúca vztlak nosných plôch a preto by bolo potrebné sledovať aj ju.

Vrtuľníky sú na tom lepšie. U nich túto veličinu snímať netreba. A tak v prvom priblížení k autonómnosti volíme vrtuľový model.

Reagovať však na akúkoľvek zmenu podmienok sa u neho dá jedine menením nastavenia vrtuľového kompletu, ktorého mechanická časť je však tou najnáročnejšou a aj najdrahšou vecou na celom systéme.

Obísť sa to dá viacrotorovým systémom.

Existuje mnoho riešení - od trikoptera s 3 vrtuľovými rotormi (jeden z nich osovo natáčateľný) až po oktokopter s ôsmimi rotormi... Pri voľbe typu tu rozhoduje hlavne nosnosť samotného systému (daná pomerom medzi hmotnosťou zariadenia a úžitkovou hmotnosťou) pri danom type napájania. Viac motorov - väčší vztlak ale za cenu väčšieho odberu energie. Každý motor naviac totižto aj niečo váži a aj niečo spotrebuje...

Okrem toho je pri voľbe dôležitá aj celková požadovaná funkcia - simulácia náhodných UFO pohybov alebo naprosto kľudný let so zavesenou HD kamerou...

Nuž a k tomu pristupuje samotné riadenie. Riadiť napr. 4 motorový QaudCopter každý motor jedným kanálom... Rád by som videl toho čo to skúsi.

Preto tu nastupuje riadiaci počítač.

A k nemu samozrejme aj príslušné snímače. A tu sa dostávame k podstate názvu tohoto článku - robotike. Na začiatok stačia 3ks jednoosých gyroskopov (alebo 1 troj-osý)

zaisťujúce stabilizáciu vo vodorovnej hladine. K nemu dodatočne môžeme zapojiť akcelerometre, magnetometre, GPS, barometrické snímače, ultrazvukové snímače vzdialenosti, infračervené snímače vzdialenosti, umelé horizonty, pitotove trubice, a ďalšie. Nuž a potom je už len na programe, ako si s nimi poradí. A k tomu treba prirátať aj neštandardné požiadavky na akčné členy - motory a ich regulátory. Bežné BLC pracujú s obvyklou opakovacou frekvenciou 50Hz (20ms perióda). To je však dlhá doba na okamžitú reakciu - niektoré systémy (preprogramované z riadenia PPM signálom na I2C riadenie) pracujú s 500Hz.

http://www.youtube.com/watch?v=4bTa7vpllh4&feature=player_embedded#at=33

A samotné motory - nesmú sa rozkmitať v celom rozsahu otáčok a hlavne ani pri ich zmene. A vybrať k tomu ďalej správnu vrtuľu, aby mala dostatočne rýchlu odozvu na zmenu otáčok ale aj dostatočný ťah... Navyše v niektorých typoch koptérov sú potrebné aj vrtule s opačným smerom otáčania...

Pokiaľ teda máme všetko preštudované, máme dostatok trpezlivosti a hlavne odhodlania (a aj nejaký rozpočet) , môžeme sa nakoniec o niečo podobné pokúsiť:

Takže robotika v modeloch? Áno, pomaly ale isto. Už sú prototypy, ktoré dokážu model presunúť po určitej trajektórii na dané miesto, vykonať tam činnosť a vrátiť sa nazad na miesto štartu len na základe predprogramovaných činností. Nuž a to je predstava môjho syna o modelárstve....

 

vpershing


<Staršie | tento článok | Novšie>

Napísané: 28. 2. 2013, 18:08 | Prečítané: 6935x | Kategórie: Elektronika | Napísal: mior |
Komentáre: 7
.:. Jack | mail
Takým mladým ľuďom fandím!
Má nejaký web, kde by som sa mohol dozvedieť viac?
Odpoveď | 2011-03-28 08:35:52
.:. Janko O
Ak by som to mal vyjadriť v duchu piesne Michala Tučného: "Když si báječnou ženskou vezme báječnej chlap", tak by to vyzeralo asi takto:
"Keď šikovný chlapec má šikovného otca, ktorý sa mu venuje, ..... tak potom dokážu báječné veci".
Vpershing má takýchto synov troch ..... (najstarší je už zamestnaný v Googli).
Odpoveď | 2011-03-28 09:18:28
Taketo autonomne modely su super, len si treba davat pozor na legislativu, tu sa moze modelar-programator dostat do problemov so zakonom, keby sa cosi stalo. Model musi byt stale pod dohladom a riaditelny. ;-)
Odpoveď | 2011-03-28 19:24:19
Vlado, a vieš , že som na teba myslel keď sme sa na Bohdanovom webe čudovali nad sumou 150 000 dolarov na vývoj malej RC vojenskej helikoptery čo kdesy ide -pofotí -príde len na základe naprogramovania z PC. Verím , že keby ti (s o synmi) dali polovicu tak to majú take iste. Inak typujem , že do roka a do dňa to spravíš aj ty;-)
Odpoveď | 2013-03-03 12:07:59
.:. diosko
Pavel, vôbec nechcem vpershinga zhadzovat a podľa rečí viem, že je veľmi šikovný elektrotechnik, ale vojenská technika okrem funkčnosti musí spľňať aj vysokú mieru spoľahlivosti v rôznych poveternostných podmienkach a veľmi vysoku mieru bezpečnosti. A to nielen riadenia akéhokoľvek prístroja na diaľku, ale aj prenosu akýchkoľvek údajov. Prenos nesmie byť "odpočúvateľný" protivníkom a to vyžaduje mieru kryptovania a dekryprovania, ktorú v bežných domácich podmienkach nezabezpečíme. Kvôly tomu sa vyvijajú špeciálne čipy a keďže sú to "kusovky", sú aj drahé.
Odpoveď | 2013-03-03 13:25:14
Pokial model vidíš je všetko ok. Akonahle už nemas očný kontakt s modelom a orientuješ sa cez FPV alebo predom naprogramuješ waypointy mimo oko pilota stáva sa s toho bezpilotný prostriedok. A potom podla hmotnosti sa radí do niekolkych skupin. Pri niektorých už musíš mať niake pilotne skúšky a rôzne certifikáty.
Odpoveď | 2013-03-03 12:37:14
Really enjoyed reading.
Odpoveď | 2014-04-13 07:37:42 | Príspevok upravený: 2014-04-13 08:30:17
Pridaj komentár
Meno
Web
Mail
Kontrola Zadajte číslo päť
Text

:-)
:-D
:-(
|-/
:-[]
;-)
8-|
8-o
Tučné | Podrazené | Kurzíva  | zdroják | odkaz
  • Pre odoslanie správy môžete aj použiť klávesovoú skratku Alt+S. (Podporujú len niektoré prehliadače)
  • HTML znaky budú prevedené na entity.
  • Vyjadrujte sa tu ako doma, aby sme vedeli ako to u Vás vypadá.
  • Odkazy začínajúce http:// budú automaticky prevedené na odkazy , nepoužívajte však v jednom príspevku viac ako 3 - to robia len spam roboti:-)
správca | ICQ-Vaše ICQ | Podpora miniRS | Styl LazyDays | Sk preklad by beekeeper | Veľkosť databázy: 31432.19 kb