Quadrocopter mit dem Pi als "Gehrin"

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  • Hallo,

    Ich studiere Informatik und habe zu Weihnachten einen kleine Quadrocopter bekommen. Da mir das kleine Ding unglaublich viel spaß macht und ich schon länger ein Projekt suche, mit dem ich mich neben dem Studium beschäftigen könnte, würde ich mir gerne einen Quadrocopter bauen.

    Geplang ist folgender Aufbau:

    -WLan Steuerung des Raspberry (über Websocket?)
    -Der Raspberry steuert über die GIPO Schnittstelle ein (KK2.1.5 Multi-rotor) Flight Control Board
    -der Flight Controller übernimmt die Steuerung der Motorensteuerungen welche dann die einzelnen Propeller ansteuern.

    Dann kommt natürlich noch die Energieversorgung dazu.

    Anfangs möchte ich das ganze nur wie einen normalen Quadrocopter steuern können (vielleicht übers smartphone oder Tablet?), danach würde ich gerne ein System zum Autonomen fliegen entwickeln(in fernster Zukunft).


    Nun muss ich mir ja logischerweise gedanken um die Kommunikation zwischen Pi und Flight Controll Board machen.. Leider hab ich noch kaum Erfahrung zur benutzung der GIPO Schnittstelle.. Kann ich mithilfe dieser das KK Board ansprechen? Wenn ja, gibts dazu irgentwo Literatur? Kann der PI auch die Informationen es KK Boards ( GPS usw) auslesen? Denn das wäre ja fürs autonome Fliegen später sehr wichtig. :helpnew:

    Was denkt ihr dazu?
    Ist das realisierbar?

    Danke Schonmal!

    Einmal editiert, zuletzt von mario (11. Januar 2015 um 19:35)

    • Offizieller Beitrag


    Ich studiere Informatik und habe zu Weihnachten einen kleine Quadrocopter bekommen.


    Was für einen Quadcopter hast du bekommen?


    -WLan Steuerung des Raspberry (über Websocket?)
    -Der Raspberry steuert über die GIPO Schnittstelle ein (KK2.1.5 Multi-rotor) Flight Control Board
    -der Flight Controller übernimmt die Steuerung der Motorensteuerungen welche dann die einzelnen Propeller ansteuern.


    Das größte Problem wird hier sein, dass so ein Quadcopter nahezu in Echtzeit die Befehle annehmen muss um zuverlässig zu fliegen.
    Dafür bietet sich WLAN schon mal nicht an.

    Ich kenne mich ein wenig mit Multicoptern aus und auch deren Steuerung sowie Flugsteuerungen.
    Damit das Projekt auch leicht umzusetzen ist, würde ich es wie folgt angehen:

    - Quadcopter so lassen wie er ist
    - Funke (welche hast du) so modifizieren, dass der Raspberry Pi die Befehle weitergibt.

    Das hat den Vorteil, dass du dir bei der Übertragung zu deinem Quadcopter keine Gedanken machen musst und der Raspberry Pi am Boden bleibt.

    Eine Funke hat meistens 2 Steuerknüppel die das Fluggerät steuern. Sie steuert die einzelnen Achsen. Nick, Gear, Roll
    Quadrocopter-schema.jpg

    In deiner Funke ist ein Sender, der je nachdem in welcher Position dein Stick sich befindet, Werte an deinen Quadcopter übermittelt.
    Diese Werte werden als PWM Signal an dem Copter übermittelt. Jeder Kanal deines Copters hat einen eigenes PWM Signal. Es gibt auch die Methode (C)PPM, dort werden alle PWM Signale auf einen Kanal gelegt und der Empfänger am Copter muss diese wieder in jeden einzelnen Kanal auftrennen. Ich gehe jetzt aber mal davon aus, dass du PWM nutzt, was für uns einfacher wäre. Genaueres kann ich sagen, wenn ich weiß was du für ein Modell hast.
    Lesestoff: http://www.endurance-rc.com/ppmtut.php

    Der Raspberry Pi müsste nun über diese PWM Signale generieren und in deine Funke einspeisen.

    Das KK Board müsste übrigens 5 Kanäle haben.
    54299s(1).jpg

    Somit müsste man am schnellsten den Copter in die Luft bekommen mithilfe eines Raspberry Pis.

    Wenn das ganze autonom fliegen soll muss man da natürlich etwas anders heran gehen.
    Du benötigst diverse Sensoren auf deinem Quadcopter die ausgewertet werden möchten.
    GPS, Magnetometer, Barometer oder Sonar wären sinnvoll.

    Ich würde erst mal die einfache Steuerung über den Raspberry Pi versuchen um zusetzten.


    Zur Smartphonesteuerung:
    Du benötigst eine schnelle Verbindung zu deinem Raspberry Pi und wahrscheinlich irgendein natives Programm welches zur Übertragung von Smartphone -> Raspberry Pi dient damit die Befehle so schnell wie möglich an den Copter gelangen. Eine Verzögerung von ein paar Ms hättest wird es schon schwer so ein Fluggerät zu steuern.

    Beste Grüße,
    ps915

    Well in my humble opinion, of course without offending anyone who thinks differently from my point of view, but also by looking into this matter in a different way and without fighting and by trying to make it clear and by considering each and every one's opinion, I honestly believe that I completely forgot what I was going to say.

  • Hi, Danke euch schonal!
    die mini Drohne die ich bekommen hab ist lediglich eine Dromida Ominus (http://www.dromida.com/air/dide01xx-ominus/index.html)

    Du denkst WLan ist zu langsam? Ich meine schon ein paar Projekte gelesen zu haben, die WLan nutzen.
    Eigentlich dachte ich schon daran, dass der PI mitfliegt.. um eben den Flight Controller anzusteuern.
    Gäbe es da keine andere Möglichkeit ein tablet oder sonstiges Gerät (von mir aus auch ne günstige Funk Fernsteuerung) zum Steuern des Pi zu verwenden?

    Über die Möglichkeit das der PI nicht mitfliegt hab ich noch nicht so wirklich gedacht.. Eben die Verbindung zwischen FlightController und Raspberry zu garantieren.
    Gibt es ein Modul, welches es dem PI ermöglicht PWM signale an den Quadrocopter zu senden?
    Denn dann könnte ich ja wirklich erstmal versuchen meinen kleinen Copter mit dem Pi zu steuern..
    Das wäre ja mal ein guter Anfang :D

    Einmal editiert, zuletzt von ps915 (30. Dezember 2014 um 13:35)

    • Offizieller Beitrag


    Ich könnte dir beim Coden helfen, solange die Steuerung über eine Tastatur direkt am Pi erfolgt.

    Klasse, nur man muss folgendes bedenken.
    Je nachdem wie weit man einen Stick an den Anschlag bewegt fällt auch der Steuerbefehl aus.
    Voll am Anschlag bedeutet -> Volle Kraft.

    Mit der Tastatur hätte man nur AN/AUS. bzw AKTIV/NICHT AKTIV.
    Man könnte natürlich einen festen Wert festlegen der dann bei Tastendruck übermittelt wird.

    Oder, je länger man eine Taste drückt, desto mehr nimmt der Wert zu. Nachteil: Er fliegt sehr abgehackt, da wenn man die Taste loslässt der Wert wieder auf 0 springt. Wenn man es natürlich so programmiert, dass der Wert nur langsam abnimmt wäre das natürlich die beste Variante.

    Oder, man stellt mit langem Tastendruck einen Wert ein der dann dabei bleibt. Nachteil: Man muss immer wieder nach korrigieren. Zum Beispiel im Kurvenflug. Normalerweise gehen die sticks wieder in Ausgangsstellung zurück. Wäre hier nicht der Fall.

    Hoffe ihr versteht meine Gedanken. :lol:

    Well in my humble opinion, of course without offending anyone who thinks differently from my point of view, but also by looking into this matter in a different way and without fighting and by trying to make it clear and by considering each and every one's opinion, I honestly believe that I completely forgot what I was going to say.

  • Klasse, nur man muss folgendes bedenken.
    Je nachdem wie weit man einen Stick an den Anschlag bewegt fällt auch der Steuerbefehl aus.
    Voll am Anschlag bedeutet -> Volle Kraft.

    Mit der Tastatur hätte man nur AN/AUS. bzw AKTIV/NICHT AKTIV.
    Man könnte natürlich einen festen Wert festlegen der dann bei Tastendruck übermittelt wird.

    Oder, je länger man eine Taste drückt, desto mehr nimmt der Wert zu. Nachteil: Er fliegt sehr abgehackt, da wenn man die Taste loslässt der Wert wieder auf 0 springt. Wenn man es natürlich so programmiert, dass der Wert nur langsam abnimmt wäre das natürlich die beste Variante.

    Oder, man stellt mit langem Tastendruck einen Wert ein der dann dabei bleibt. Nachteil: Man muss immer wieder nach korrigieren. Zum Beispiel im Kurvenflug. Normalerweise gehen die sticks wieder in Ausgangsstellung zurück. Wäre hier nicht der Fall.

    Hoffe ihr versteht meine Gedanken. :lol:


    Stimmt ja, ich guck mal was man mit einem XBOX Controller schafft.

    • Offizieller Beitrag


    Stimmt ja, ich guck mal was man mit einem XBOX Controller schafft.


    Gute Idee! =)


    Du denkst WLan ist zu langsam? Ich meine schon ein paar Projekte gelesen zu haben, die WLan nutzen.


    Was passiert, wenn du die Verbindung mal verlierst? Erst mal neue IP abrufen, dann ist er schon lange abgestürzt! ;)


    Eigentlich dachte ich schon daran, dass der PI mitfliegt.. um eben den Flight Controller anzusteuern.


    Eigentlich kein Problem. Dazu müsste der Raspberry Pi nur 5 PWM Signale an die Pins am KK Board ausgeben.

    Dann wäre es die Herausforderung eine schnelle und stabile Verbindung von Smartphone und Raspberry Pi herzustellen. Du kannst es ja erst mal mit WLAN ausprobieren.



    Gibt es ein Modul, welches es dem PI ermöglicht PWM signale an den Quadrocopter zu senden?


    Da musst du die Elektronikprofis hier um Forum mal fragen. Da gibts bestimmt Möglichkeiten.


    Dein verlinkter Quadrocopter ist so ähnlich wie ein Hubsan X4, habe ich mehrere. Das heißt also, dass du noch gar keinen Quadcopter hast, den du steuern möchtest?
    Vielleicht ist der Turnigy SK450 dann für dich interessant?
    http://www.hobbyking.com/hobbyking/stor…dy_to_Fly_.html

    Dein kleiner Ominus hat definitiv nicht genug Power einen Raspberry Pi und KKboard zu tragen. Außerdem brauchst du noch ESCs und so weiter..
    Dann befinden wir uns aber im Bereich Quadcopter selbstbau.

    Was genau hast du dir also vorgestellt? Welche Komponenten möchtest du später fliegen lassen?

    Well in my humble opinion, of course without offending anyone who thinks differently from my point of view, but also by looking into this matter in a different way and without fighting and by trying to make it clear and by considering each and every one's opinion, I honestly believe that I completely forgot what I was going to say.

    Einmal editiert, zuletzt von ps915 (30. Dezember 2014 um 13:35)

  • @mini1997
    Ja, das mit dem XBOX Controller wäre eine gute idee.

    Also, den kleinen Ominus hab ich zu Weihnachten bekommen. Für erste Flugversuche und so.
    Den wollte ich eigentlich nicht für dieses Projekt nutzen. Bin jedoch für anregungen, den kleinen zu nutzen, immer offen!

    Ich wollte das ganze Teil an sich selbst bauen. Welche genauen Teile ich einbaue, weiß ich noch garnicht. Ich dachte eben an:
    - Raspberry Pi zum entgegennehmen der Signale (vom Handy oder einer anderen Fernbedienung) außerdem könnte sich der PI gedanken machen, was gemacht werden soll, falls die Verbindung abbricht
    - Flugsteuerung (http://www.amazon.de/KK2-1-5-Multi-rotor-Flight-Control-6050MPU/dp/B00QKLW6RI?tag=psblog-21 [Anzeige] oder http://www.amazon.com/MultiWii-Standard-multi-Copter-4-axis-control/dp/B008KGNF6W?tag=psblog-21 [Anzeige])
    - ECS (da hab ich mir noch nicht so viele Gedanken gemacht, vielleicht sowas http://www.ebay.de/itm/4pcs-Brush…=item5b09e6c900 oder http://www.ebay.de/itm/4pcs-2-4S-…008143616&rt=nc)
    - Akku (da muss ich erstmal nachdenken, welche Kapazität und so)
    - Rotoren ( Auch hier muss ich erstmal das Gewicht wissen, wegen dem Auftrieb)
    - Gerüst (Eventuell aus Holz, mein Vater ist schreiner)

    Einmal editiert, zuletzt von Venturina (30. Dezember 2014 um 13:49)

  • Ich möchte an dieser Stelle auch nur mal anmerken das man laut Gesetz nicht über fremde Flächen fliegen darf :fies: Also selbst über Nachbars Grundstück zu fliegen ist eigentlich Tabu.

    Auch darf man insbesondere "automatisierte Fluggeräte" ohne Flugschein nur auf dafür vorgesehenen Flächen fliegen lassen - also zB einen Flug- oder ggf. Sport-platz.


    ..mein Cousin entwickelt für die TU-Berlin einen Autonomen Helikopter, daher weiß ich sowas - denn das hatte ich auch mal vor, habs aber schnell wieder verworfen als ich hörte welche Auflangen es da gibt, gerade hier in Deutschland is das brutal :(

    • Offizieller Beitrag

    Wo und wie man fliegen darf ist ein anderes Thema.
    Darüber muss sich jeder vorher informieren. Autonomes fliegen von unbemannten Flugobjekten ist in DE sowieso verboten.

    Zum Thema Nachbars Grundstück.
    Ist nicht ganz richtig was du sagst. Der Nachbar hat "luftverkehrsrechtlich ordnungsgemäße Überflüge" zu dulden. Natürlich in angemessener Höhe. Über jedem Grundstück ist auch ein Luftraum. Darüber hat der Grundstückseigentümer nicht zu bestimmen. Natürlich kann er um Unterlassung bitten wenn er sich in irgendwelchen Rechten verletzt sieht.

    Vieles steht im Luftverkehrsgesetz (LuftVG) und in der Luftverkehrsordnung (LuftVO). Ich als Copterpilot habe mich damit schon viel beschäftigt. Vieles was in der Presse steht was man darf und was nicht ist einfach falsch... Aber wie gesagt das ist ein anderes Thema.

    Jeder Pilot muss wissen was er macht, muss extra versichert sein und sollte seinem gesunden Menschenverstand einschalten. Vorher den Flug beim Nachbarn "anmelden" und ihn einladen ging bei mir immer. ;)

    Well in my humble opinion, of course without offending anyone who thinks differently from my point of view, but also by looking into this matter in a different way and without fighting and by trying to make it clear and by considering each and every one's opinion, I honestly believe that I completely forgot what I was going to say.

  • Wir sind und also einig das es gewisse Einschränkungen gibt, nicht nur bezüglich "Nachbars Grundstück überfliegen".

    Ich hab nicht detailliert eine Aussage gemacht sondern legentlich darauf hingewiesen dass es dabei einiges zu beachten gäbe.
    "Ordnungsgemäßer Überflüge" bedeutet nämlich auch das eine gewisse Höhe (Abstand) eingehalten werden muss und man auch nicht über dem Gebiet länger verweilen darf ... Vorallem aber auch dann nicht wenn irgend eine Art von Kamera an dem Flugobjekt angebracht ist...

    Auf jedenfall ist das weit aus komplizierter als sich 95% der meisten hier denken. Einfach mal eben jüste nen PI mit nem Quadrocopter zu verheiraten und ab gehts - is nich.

    • Offizieller Beitrag

    Da Stimme ich dir voll und ganz zu. ;)
    Solche Projekte würde ich auch nicht im heimischen Garten im Neubaugebiet machen. Wenn du dir deinem Copter komplett selber zusammen bauen möchtest, wäre das dein erstes Projekt.
    Ich empfehle als Flugsteuerung die Naze32.
    Damit habe ich mir einen FPV Racer zusammengebaut.

    Du musst deine ESCs, Motoren und Lipo so wählen sodass alle Komponenten stimmig sind. Wenn du einem flugfähigen Copter hast, ihn gut fliegen kannst und die Funktionsweise der Flugsteuerung begriffen hast kannst du dich an weitere Projekte machen. ;)

    Well in my humble opinion, of course without offending anyone who thinks differently from my point of view, but also by looking into this matter in a different way and without fighting and by trying to make it clear and by considering each and every one's opinion, I honestly believe that I completely forgot what I was going to say.

  • Hallo

    Danke für die info bezüglich des flugtechts.
    Angangs wird der Ouadrocopter nicht mehr können wie meine kleine Drohne. Daher wird er erstmal nur in unserer großen halle starten. Und ich denke das wird niemanden was angehen, wenn ich versuche später mithilfe einer Kamera einen bunten ball in meiner halle zu finden, und der raspberry somit autonom fliegt.
    Daher hoffe ich eure bedenken ausgeräumt zu haben.

    Ja als erstes möchte ich den copter zusammen bauen.jedoch möchte ich darauf verzichten eine Fernbedienung kaufen zu müssen. Daher würde ich gern den raspberry gleich mit einbauen. Oder denkt ihr das ist zu viel des guten, für den anfang?
    Oder kann ich meine Fernbedienung des ominus nutzen?

    ps915
    wieso empfiehlst du die naze32?

    Danke euch allen schonmal im vorraus!

    • Offizieller Beitrag


    Ja als erstes möchte ich den Copter zusammen bauen.jedoch möchte ich darauf verzichten eine Fernbedienung kaufen zu müssen. Daher würde ich gern den raspberry gleich mit einbauen. Oder denkt ihr das ist zu viel des guten, für den anfang?


    Spricht eigentlich nichts dagegen gleich den Raspberry Pi zu nutzten. Vorab aber bitte die 4-8 PWM Ausgänge am Pi zum laufen bringen sodass sie mit KK-Board oder Naze32 lauffähig sind.
    Das wäre der erste Schritt wie ich finde. Denn ohne dem, wird der Copter nie mit dem Pi fliegen lernen. ;)

    Der Pi muss also auf mindestens 4 Ausgängen ein PWM Signal ausgeben. So als wollte man Servos steuern.
    Lesestoff: http://kampis-elektroecke.de/?page_id=3066

    Bauteil: http://www.adafruit.com/product/815


    wieso empfiehlst du die naze32?


    Man bekommt in der "Full" Version viel Sensoren mit dabei.
    - Magnetometer
    - Barometer (Höhe halten >3m über Boden)
    - GPS kann man nachrüsten
    - Ein Sonar (HC-SR05) kann ziemlich einfach angeschlossen werden, sodass er automatisch die Höhe hält. (0-3m über Boden; extrem genau)

    Well in my humble opinion, of course without offending anyone who thinks differently from my point of view, but also by looking into this matter in a different way and without fighting and by trying to make it clear and by considering each and every one's opinion, I honestly believe that I completely forgot what I was going to say.

    Einmal editiert, zuletzt von ps915 (30. Dezember 2014 um 21:39)

  • Hi ich möchte auch einen Quadrocopter bauen der autonom fliegt.
    Mein einziges Problem ist , dass ich nicht weiss welche Bauteile ich verwenden soll.

    Könntet ihr mir bei der Auswahl der Hardware helfen mit der Programmierung habe ich fast keine Probleme?


    Hardware-Vorauswahl:

    Rahmen: Selbstbau oder auf Empfehlunh
    Motor: Turnigy L2210A-1650 Brushless Motor;
    Electronic Speed Controllers: 25amp Speed Controller
    Flight Controller: Hobbyking KK2.0 Multi-rotor LCD Flight Control Board
    Propellers: 10×4.5 SF Props 2pc Standard Rotation/2 pc RH Rotation
    Batterie: 2200mAh 3S 20C Lipo Pack

    Was fehlt mir noch oder habt ihr einen anderern Vorschlag ind passen die Teile zusammen?

    Oder sind die Teile auf dieser Seite noch aktuell?
    http://www.keten.de/

    Flight Controler "Crius MWC 2.0" (ATMega 328P Microcontroller)
    Sensoren integriert:
    Gyroskope ITG3205
    Gyroskope / Beschleunigungssensoren MPU6050
    Barometer BMP085
    Magnetometer HMC5883L
    GPS über I²C
    Software: MultiWii 2.1

    Serielle PC-Verbindung über:
    - FTDI (UART to USB)
    - Bluetooth (UART to BT)

    Vier Brushless Motoren E-Max CF2822 1200 kV
    mit 30 A (max. 40 A) ESCs / 2A BECs

    6 Kanal 35 MHz Fernsteuerungsanlage

    3S Lipo Akku (11,1 V) mit 5000 mAh 30C

    Holzrahmen mit 47 cm Spannweite
    (Mitte der Rotorachsen)

    Raspberry Pi - Typ B
    mit WLan und Stereo-Kamera Minoru

    Ich möchte den Quadrocopter ebenfalls ohne Fernbedingung steuern, entweder Handy oder Laptob über UMTS

    Einmal editiert, zuletzt von RaspianCode (18. Januar 2015 um 19:28)

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