四轴飞行器首次试飞小结

今天的天气非常好,蓝天白云,风平浪静,阳光明媚,万物复苏,狗熊撒欢……想一想四轴飞行器已经在阳台上挂着试飞过若干次了,今天终于要摆脱枷锁,真正试飞一次。

于是携带专用摄影师圈圈妈,来到了附近的小绿园。因为最近剃了光头,所以脑袋还是挡一下吧,以免吓到小盆友和花花草草:

四轴飞行器首次试飞

四轴飞行器首次试飞

现在还没有加上超声波测距传感器,不能测量离地高度。因为觉得可以控制电机转速,所以觉得没有它也问题不大。

不过从试飞看来,没有这个测距传感器还是很不方便的,主要有以下几个原因:
1. 有效量程较小,我设置的量程是0~200,对应电机的最小和最大转速;但是转速到60的时候才刚刚离地,到80就已经接近失控;
2. 手机控制过于灵敏,手指头稍微动一下,十几二十就出去了;
3. 控制距离比较短,只能支持10多米,总担心飞出控制范围;

下面的视频是第一次正式离地,总的来说,离地还算平稳。第一次没敢使劲飞,一起来我就向下调油门。结果有点心急了,搞得像坠毁似的。
从离地表现看来,陀螺仪和重力传感器应该是工作正常,姿态平衡算法也还勉强凑合。Ar.Drone使用的是ARM芯片,读数采样率可以达到500Hz,而我这个Arduino目前只优化到350Hz,第一次试飞能直上直下还算满意了。

随后又试了几次类似的低飞操作,终于决定卯足劲飞高点。于是把油门推到80,结果瞬间就蹿到了十米高左右。
要知道这家伙如果超出蓝牙控制范围,就会保持这个速度乱飞,谁知道会发生什么事情呢?
那边还有几个打太极拳的老头老太太,再过去是一群小P孩,数千转的螺旋桨跟飞刀也差不多了……
太恐怖了,所以马上遥控降落,结果再次操作过快。这次从高空重重摔在地上,好不容易焊好的那块扩展板被震松了,所有的电机全部罢工。
第一次试飞只能到此结束啦。

这是由美女摄影师拍摄的坠落现场:

阶段总结:
1. 量程控制应该改进成非线性的,0~60可以缩短一点,60~90可以拉长一点(对应手机上的控制距离)。这样遥控的时候,在有效量程内就不会手忙脚乱的,一哆嗦就上天或者坠落。
2. 是时候加上超声波测距了,目前陀螺仪和加速度计都工作正常。如果能够测量离地高度,就可以比较平稳的悬浮。
3. 四个腿应该捆上点泡沫缓冲,不然高处坠落的时候,非常容易损坏零部件。
4. 蓝牙的遥控距离确实有点短了,一不留神就飞出10米远。接下来可以考虑wifi控制,或者捆一个手机上去,用另一个手机控制。
5. 添加意外处理,万一真的失去控制,应该平稳降低电机转速下降,否则的话一定会有安全隐患。

欢迎各路英雄提出宝贵意见 :)



对 “四轴飞行器首次试飞小结” 的 19 条 评论

  1. 009 说:

    天凉了,戴帽子。

  2. 海云飞扬 说:

    恭喜啊,已经差不多了。用433控吧,那个距离远有几公里,可靠性还可以。

    • 好的,多谢
      我原来是担心433传输数据量少,现在看来,遥控本身就不需要太多数据量,无非就是几个指令而已。
      至于传视频,太高的情况下,估计暂时还没有特别合适的方法

  3. tangxing1220 说:

    关注动力老男孩很久了,有更新第一时间支持一下。正在购买LEGO NXT准备制作解魔方机器人。

  4. leafroot 说:

    恭喜,貌似差不多了,期待详细的攻略
    另外,可以看看ARDUPILOT MEGA飞控,http://code.google.com/p/ardupilot-mega/

  5. zEus 说:

    我的四轴就差arduino程序还没写好,看了视频之后有点胆怯了,这第一次试飞要是摔坏了,多打击积极性啊,所以决定周末加固一下,最少要保护一下传感器和电路板。

    • 一开始不要直接试飞,我第一次就是横着飞,打断了一根桨。
      开始的时候,应该用绳子吊起来,挂在晾衣绳上,感觉比较平稳以后,再真正试飞。
      另外,底部捆点泡沫啥的,应该有帮助

  6. 糖伯虎 说:

    AR.Drone就有一个Fly away bug,就是超出wifi距离后会飞走,不过ar是没有控制信号后的状态是悬停的,知道电量低了自己下降。

  7. 糖伯虎 说:

    可以考虑用加速度计做紧急处理,加速度大于阈值的时候,直接断电,伤JJ事小,伤人事大啊,那几片刀子,真会出人命的。

  8. kefan 说:

    优化到350Hz很不错了
    滤波和PID比较费时

  9. seer 说:

    蓝牙距离的问题或许可以通过修改天线的方式改善.割断原来的天线改焊棒状天线应该有帮助.
    另外模块上的CPU对干扰非常敏感.一般的有刷玩具电机非常容易将其重启.或许干扰对传输距离也有影响.建议单独用主控先测试距离.如果距离较飞行时远,就需要优化电磁干扰的问题.

  10. wnq 说:

    看了lz的故事,挺感动^_^虽然掉下来了,但还是成功飞起来了,恭喜。两个小建议:
    1, 现阶段还是用航模遥控器好,信号稳定可靠,距离绝对够远,操作也更方便精确。这样可以让您先不用操心遥控的事,全力调飞控。600多就能买到够用的了。
    2,测试阶段还是木架更好,木头本身有良好的弹性,有效的吸收电机和奖产生的紊乱的震动,对各种吃传感器都有好处。炸鸡发生时吸能,木头机架碎掉,保护电子设备,便宜所以换套新的也不贵,也省去金属变形校正的麻烦。
    您的一些文章已经帮到了我,估计以后的帮助还会更多,我也希望能帮到您。也在北京,可以送您点木质机架:
    http://code.google.com/p/open-multicopter-frame-drawing-wnq/wiki/myOpenFrame

    • 非常感谢宝贵建议!
      我现在确实在考虑改回航模遥控器了,手机其实操作起来非常不方便,跟原来设想的完全不一样。
      原来是觉得触屏滑动的好操作,现在发现,没有力反馈很容易误操作;而且必须看着才知道调到了多少;天冷的时候不能戴手套!悲剧啊 :)

      这个木质机架我在淘宝上有见过,你实用的效果如何,好的话我自己买一套好了。另外,你使用的电机和电调都是什么牌子呀,我的电机轴摔歪了,不知道有没有必要换几个。
      BTW:你的飞控是什么方案,看上去布线比我整齐太多了!赞啊

      • wnq 说:

        我的飞控就是ACM,之前有别的网友向你推荐过的。是完全买的现成的,所以漂亮,哈哈。就是一个定制的迷你版2560 arduino主控板,上面再加了个同大小的传感器板,具体见:http://code.google.com/p/arducopter/wiki/ArduCopter?wl=zh-Hans
        已经挺成熟了。

        我的电机:xxd2212 1000kv; 电调:好盈 天行者20a;1045正反桨。电机轴可以换的,一根2212的轴好像也就2元最多。换起来不是很麻烦:http://bbs.5imx.com/bbs/viewthread.php?tid=563658

        我才发现大概一年前就收藏过你的文章了,啊啊。机架你先用我的试试吧。北京同城快递费也没多少钱。能看到留的邮箱吗?发个地址给我吧。

        • 多谢多谢!ACM之前我也看过一段时间,有点动心。因为零七八碎的散件已经买了,所以想自己跑起来试试。
          最近有点挫败感,正在考虑入手一个飞控,先飞起来找找感觉 :)
          今天早上又测试了天行者电调的特性,发现PWM频率超过50Hz以后就不转了。
          这样说来,ACM应该也是在50Hz的电调频率下成功控制了四轴飞行器,我应该继续反省平衡的程序。

          另外,没想到电机轴还可以换的,至少能省些钱了,哈哈。我之前看到那个有缺口的卡簧,没有合适的工具拆它,以前拆这东西总坏

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