Como o painel de controle de pequenos drones comanda seu vôo?

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Eu vi este clipe do YouTube para um drone leve, com alguns gramas, com impressionante manobrabilidade. Eles usaram isopor para o quadro e gravaram os rotores e a bateria e o chip de controle. Mantém o equilíbrio, controla os quatro motores, arremessa e guinada, levanta e empurra, basicamente pilota o drone. E pode fazer recuperação automática de tenda ou acrobacias?

Parece que a parte mais complexa desses drones, giroscópio, acelerômetro, balanceamento, aviação e navegação (todos embalados em uma pequena placa), é a parte mais fácil de fazer e mais barata!

Alguém pode me explicar como o pequeno centro de comando de vôo alimenta os controles dos rotores? Tem algum senso de lado direito, gravidade? Pode sentir o vento medindo a deriva?

    
por kamran 08.09.2016 / 21:52

1 resposta

Manobrabilidade com este tipo de drone vem com seu pequeno tamanho e alta relação empuxo-peso. Quando você dimensiona esse sistema dinâmico, o tempo escala com a raiz quadrada do tamanho, então quanto menor o drone, maior a agilidade.

Ele pode fazer a recuperação automática da paralisação? Não, porque nunca fica parado.

Pode fazer acrobacias? Apenas números que são possíveis com quadcopters se a seqüência de controle correta foi pré-programada. Aviões modelo regulares podem voar figuras acrobáticas pré-programadas ao pressionar um botão por pelo menos um quarto de século.

Ele detecta a gravidade? Sim, filtrando os sinais dos acelerômetros através de um filtro passa-baixo. O vetor dominante da aceleração filtrada aponta para baixo.

É possível sentir o vento? Apenas o vento repentino muda, mas não o vento constante. Se você adicionar uma referência absoluta como um receptor GPS, então sim.

Um giroscópio é um sensor para movimentos rotativos, por isso só detectará rotações. Ele faz isso com três minúsculas estruturas oscilantes, montadas ortogonalmente entre si. Uma rotação fará com que a força de Coriolis resultante os mova, afetando suas características capacitivas, que podem ser usadas para medir a taxa de virada nos três eixos.

Os acelerômetros são necessários para medir a aceleração e também medem a gravidade. Aqui, novamente, você encontrará três minúsculas estruturas ortogonais que são desviados por uma aceleração, muito parecido com um feixe horizontal que se inclina para baixo no campo gravitacional da Terra. Novamente, as mudanças capacitivas são medidas e convertidas em valores de aceleração nos três eixos.

Os sensores modernos combinam a aceleração e a taxa de conversão nos chamados sensores de seis eixos (PDF!) < / a>. Eles podem ser executados em vários Kilohertz, então eles fazem medições um par de mil vezes por segundo. Este ritmo rápido é necessário para a reação quase instantânea dos óculos de realidade virtual; os sensores em drones devem estar felizes com algumas centenas de medições por segundo.

Um grande problema de tais sensores miniaturizados é o seu desvio: se você confiar apenas em um giroscópio, nunca será capaz de dizer se o sistema está realmente em repouso. Se o sistema estiver parado, você pode usar um sensor de 6 eixos e tomar a direção da gravidade para remover esse desvio. Mas você ainda não será capaz de evitar deriva na rotação em torno de um eixo paralelo ao vetor gravitacional, mais em um sistema em movimento você não pode medir a direção da gravidade verdadeira, então é necessário outro sensor que não seja afetado por movimentos: . Ele mede o campo magnético, novamente em três eixos, e pode ser combinado com os dois primeiros em Sensores de 9 eixos .

A última geração de sensores pode incluir um ASIC para executar sensor fusion software , então a saída não é apenas digital, mas já corrigida para drift e apresentada como quaternions , que são superiores para o cálculo de rotações. Além disso, eles incluem apenas os dois sensores inerciais e podem atuar como um hub de sensor, de modo que a bússola pode ser colocada livremente onde ela é menos afetada por efeitos de ferro macio (PDF!) e está conectado por meio de um databus ( I²C ou SPI ).

    
08.09.2016 / 23:07