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0/130 von 13 in dieser Werkstatt erledigt: Bau, Tests, Quiz und Parcours
FliegenSchließ zuerst den Bau und die Sicherheitstests ab, oder flieg den Werksaufbau.
Teile
…
Akku
abgesteckt
Fehler
keiner
Autonomer Liefer-Quad auf der Werkbank
Die Abbildung wird geladen …
Zieh, um sie zu drehen, und klick ein Teil an, um es auszuwählen. Drück Escape, um zur Seite zurückzukommen.
Warten auf die Abbildung …
Das Protokoll füllt sich, während du einsteckst, testest und fliegst.
Entwerfen
Wähl Akku, Motoren und Propeller. Jede Zahl unten wird aus dem eigenen Modell dieses Fluggeräts neu berechnet.
Für diesen Aufbau berechnet
Abfluggewicht
5.177 g
Schub : Gewicht
1,9 : 1
Gas im Schwebeflug
72 %
Maximalstrom
126 A
Schwebezeit
19,6 min
Flugzeit (sportlich)
16,6 min
Prüfungen
Die Teile passen zusammen: 1,9:1 mit Paket an Bord, genug, um sich aus einer Böe herauszuarbeiten und mit einem müden Akku zu landen. Das Schwebegas des Rechners ist für große Propeller pessimistisch: Bei diesem Aufbau lernt ArduPilot einen Schwebeflug bei etwa 50 % (MOT_THST_HOVER), und der echte Strom bei Vollgas liegt eher bei 75 A als beim Wert des Rechners.
WarnungSchweben braucht 72 % Gas: zu wenig Reserve, um herauszusteigen oder eine Böe auszugleichen.
Kosten
Kategorie
Teile
Kosten
Elektrik
11
$1.375
Mechanik
5
$367
Summe (ca.)
16
$1.742
Bauen
Bau die Teile der Reihe nach ein. Die Abbildung weist ein Teil zurück, das noch nicht dran kann, und sagt dir, warum.
Teile 0/16
1.Den Rahmen aufklappennicht verbaut
2.Die vier Motoren montierennicht verbaut
3.Die ESCs an den Armen anbringennicht verbaut
4.Motoren und Strom der ESCs verdrahtennicht verbaut
5.Das Power Board einsetzennicht verbaut
6.Den Pixhawk 6C montierennicht verbaut
7.Den Reserveempfänger einsetzennicht verbaut
8.Den Telemetriefunk einsetzennicht verbaut
9.Die Tiefenkamera montierennicht verbaut
10.Mit der Deckplatte schließennicht verbaut
11.Den Raspberry Pi 5 einsetzennicht verbaut
12.Das LTE-Modem ergänzennicht verbaut
13.Den GPS-Mast aufstellennicht verbaut
14.Winde und Frachtkäfig aufhängennicht verbaut
15.Den Akku festschnallennicht verbaut
16.Die Propeller montieren, ganz zuletztnicht verbaut
Bau einen echten Fehler ein
Bau ein Teil absichtlich falsch herum ein und sieh, welcher Test oder Flug es bemerkt.
Ausgewähltes Teil
Nichts ausgewählt. Klick ein Teil in der Abbildung, einen Verkabelungsblock oder einen Namen in der Liste an.
Teile im Karton
Verkabelung
Jede Verbindung am Fluggerät. Wähl eine aus, um beide Enden in der Abbildung zu markieren, oder öffne den von Hand getuschten Verkabelungsplan.
Strom
Motorphasen
Daten / Signal
Strom:→XT90-S · 6S 22.2 V
Der XT90-S-Stecker des 6S-Akkus ins Kabel des Power Boards. Der Anti-Spark-Stecker verhindert, dass der Einschaltstrom des großen Kondensators die Kontakte anfrisst.
Strom:→PDB pads · VBAT to 4 ESCs
Akkuspannung von den Pads des Power Boards zu jedem ESC, ein rotes und ein schwarzes Kabel an jedem Arm entlang.
Motorphasen:→3-phase × 4
Drei Phasenkabel pro Motor. Die Reihenfolge der drei legt die Drehrichtung fest.
Strom:→POWER1 · power module · V/I sense
Das 6-polige Kabel des Strommoduls an POWER1: eine saubere 5-V-Versorgung für den Pixhawk und dazu die Messwerte für Spannung und Strom, die die Akku-Failsafes brauchen.
Strom:→5 V 5 A BEC · header pins 2/4 + 6
5 V von einem 5-A-BEC in die Stiftleiste des Pi (Pin 2 oder 4, und Masse an Pin 6). Der Pi 5 mit einer Tiefenkamera und einem Modem an seinem USB braucht das; der TELEM-Port des Pixhawk kann es nicht liefern.
MAVLink2 mit 921600 Baud an TELEM2: drei Drähte, TX an RX, RX an TX, Masse. Beide Seiten arbeiten mit 3,3 V, also kein Pegelwandler, und der 5-V-Pin bleibt unverbunden.
Daten / Signal:→TELEM1 · MAVLink2 · 57600
Der SiK-Funk an TELEM1: MAVLink2 mit 57600 Baud zur Bodenstation.
Daten / Signal:→TELEM3 · CRSF
Der ELRS-Empfänger an TELEM3: CRSF braucht einen vollständigen UART, also kommt er an einen TELEM-Port, nicht an den RCIN-Pin.
Ein 10-poliges Kabel an GPS1: die seriellen Daten des GPS, der Kompass an I²C, die Leitungen für LED, Summer und Sicherheitsschalter, und 5 V.
Daten / Signal:→AUX 1-4 · DShot600
DShot600 an AUX 1 bis 4 (SERVO9 bis 12 auf Motor1 bis Motor4 gesetzt). Die eigenen FMU-Ausgänge des Pixhawk können DShot ohne zusätzliche Einstellung.
Daten / Signal:→AUX 5 · winch PWM · 6 V BEC on the rail
Das Windenservo an AUX 5 (SERVO13, Winch), versorgt vom 6-V-BEC an der Servoschiene: Ein großes Servo an den eigenen 5 V des Pixhawk könnte ihn in einen Brown-out treiben.
Daten / Signal:→USB 3 · depth frames
Die Tiefenkamera an einem USB-3-Port des Pi: die Tiefenbilder, die die Ausweich-Pipeline in Hindernisabstände umwandelt.
Daten / Signal:→USB · 4G modem
Das 4G-Modem an einem USB-Port des Pi, das MAVLink zur Bodenstation trägt.
Sicherheitstests
Echte Builds durchlaufen diese Prüfungen vor dem ersten Flug. Führ sie der Reihe nach durch: Die Abbildung achtet darauf, was jede einzelne braucht.
Tests 0/7
1.
Smoke-Stopper-Test
Noch nicht ausgeführt
So geht es
Ein Smoke-Stopper (eine Sicherung oder eine strombegrenzende Lampe im Akkukabel) kommt beim allerersten Einschalten zwischen Akku und Fluggerät. Ist etwas kurzgeschlossen, leuchtet die Lampe, statt dass der ESC durchbrennt.
2.
Motortest (ohne Propeller)
Noch nicht ausgeführt
So geht es
Propeller ab, Akku dran: Lass im Reiter Motors jeden Motor einzeln drehen und vergleich seine Richtung mit dem Rahmendiagramm. Ein falscher wird im ESC-Konfigurator umgekehrt, nie nach Gefühl.
3.
Kalibrierung des Beschleunigungssensors
Noch nicht ausgeführt
So geht es
Stell das Fluggerät auf eine ebene Fläche und kalibrier den Beschleunigungssensor, damit die selbstnivellierenden Modi wissen, wo unten ist.
4.
Kompasskalibrierung
Noch nicht ausgeführt
So geht es
Dreh das Fluggerät um jede Achse, bis die Kompasskalibrierung fertig ist, weit weg von Stahl und Stromkabeln.
5.
GPS-Fix
Noch nicht ausgeführt
So geht es
Warte auf genug Satelliten und einen guten Positions-Fix, bevor du in einem GPS-Modus armst.
6.
Windentest
Noch nicht ausgeführt
So geht es
Fahr das Servo über seinen ganzen Weg und prüf die Mitte, die Endpunkte und die Richtung.
7.
Funk-Failsafe (ohne Propeller)
Noch nicht ausgeführt
So geht es
Propeller ab und gearmt, Sender aus: Das Fluggerät muss seine Failsafe-Aktion ausführen und darf nicht die letzten Knüppelstellungen halten.
Konsole: MAVProxy
Eine funktionierende Nachbildung der Kommandozeile von ArduPilot Copter für dieses Fluggerät: echte Einstellungsnamen, echte Grenzen und echte Fehlermeldungen.
Connect tcp:127.0.0.1:5760 source_system=255
Pfeil hoch und runter holen frühere Befehle zurück.
Konfigurationsschnipsel
Rahmen, Motorausgänge und Strom nach dem Bau
In ArduCopter 4.7.2 setzt du Parameter, keine Befehle: In MAVProxy wird jedes param set sofort gespeichert. Rahmen Quad X, die vier Motoren an AUX 1 bis 4 mit DShot600 (AUX 5 und 6 sind eine andere Timer-Gruppe, also kann die Winde an AUX 5 bei PWM bleiben), Schublinearisierung für 15-Zoll-Propeller, die Spannung des vollen und leeren 6S-Akkus, ein niedrigerer Gyrofilter für langsame große Propeller und das Strommodul als analoge Akkuüberwachung.
# ArduCopter 4.7.2 on a Pixhawk 6C: quad X, DShot600 on AUX 1-4, power module on POWER1param set FRAME_CLASS1# Quadparam set FRAME_TYPE1# X: M1 front right, M2 rear left, M3 front left, M4 rear rightparam set SERVO9_FUNCTION33# AUX 1: Motor1param set SERVO10_FUNCTION34# AUX 2: Motor2param set SERVO11_FUNCTION35# AUX 3: Motor3param set SERVO12_FUNCTION36# AUX 4: Motor4param set MOT_PWM_TYPE6# DShot600: the FMU (AUX) outputs do DShot as they areparam set MOT_THST_EXPO0.7# 15-inch props: 0.65 suits 10 in, 0.75 suits 20 inparam set MOT_BAT_VOLT_MAX25.2# 4.2 V x 6 cellsparam set MOT_BAT_VOLT_MIN19.8# 3.3 V x 6 cellsparam set INS_GYRO_FILTER30# Hz: big props turn slowly, so filter lower than a 10-inch quadparam set BATT_MONITOR4# analog voltage and current on POWER1param set BATT_CAPACITY10000# mAhparam set AHRS_ORIENTATION0# Pixhawk arrow to the nose; 4 = Yaw180 if it points back# FRAME_CLASS, the SERVOn_FUNCTIONs and AHRS_ORIENTATION take effect after a reboot
Ports für Funk, Begleitcomputer und GPS nach dem Bau
Jeder serielle Port bekommt ein Protokoll. TELEM1 ist MAVLink2 zum SiK-Funk mit 57600, TELEM2 ist MAVLink2 zum Pi mit 921600 (die schnelle Verbindung, die die Tiefendaten brauchen), TELEM3 (SERIAL5) ist RCIN für den ELRS-Empfänger mit 420 kBaud, und GPS1 ist das GPS.
# SiK on TELEM1, the Raspberry Pi on TELEM2, ELRS on TELEM3, GPS on GPS1param set SERIAL1_PROTOCOL2# MAVLink2 to the ground radioparam set SERIAL1_BAUD57# 57600, the SiK defaultparam set SERIAL2_PROTOCOL2# MAVLink2 to the Pi 5param set SERIAL2_BAUD921# 921600param set SERIAL5_PROTOCOL23# TELEM3: RCIN, the ELRS receiver speaks CRSFparam set RSSI_TYPE3# link quality from the receiver protocolparam set RC_OPTIONS8192# bit 13: 420 kbaud for ELRSparam set SERIAL3_PROTOCOL5# GPS1param set GPS1_TYPE1# auto-detect the u-blox M10param set COMPASS_ORIENT0# puck arrow forward
Die Winde an AUX 5 nach dem Bau
Eine PWM-Winde ist ein Servo mit Endlosdrehung: Die Pulsbreite legt die Leinengeschwindigkeit fest. ArduPilot treibt sie bis WINCH_RATE_MAX an und berechnet die Leinenlänge, indem es die verlangte Geschwindigkeit aufsummiert, also driftet die Länge. Das DO_WINCH der Mission verlangt eine Länge; RC8_OPTION 45 legt die Winde für den Sicherheitspiloten auf einen Drehregler.
# A PWM winch on AUX 5: the pulse width sets the line speed, not its lengthparam set WINCH_TYPE1# PWM (2 = Daiwa smart winch)param set SERVO13_FUNCTION88# AUX 5: Winchparam set WINCH_RATE_MAX1# m/s of lineparam set WINCH_POS_P1# how hard it chases the length it was asked forparam set RC8_OPTION45# a knob on channel 8 winches by hand (Winch Control)
Hindernisvermeidung mit der Tiefenkamera nach dem Bau
Der Pi schickt die Hindernisabstände der Tiefenkamera als MAVLink-Näherungssensor (PRX1_TYPE 2). In Loiter hält die einfache Vermeidung 1,5 m vor allem an, was vorn liegt (AVOID_*); in AUTO lenkt BendyRuler (OA_TYPE 1) die Route um Hindernisse herum, die es gesehen hat. Die Kamera schaut nur nach vorn, also kann sie keinen Draht daneben und keinen Baum dahinter sehen.
# Obstacle distances from the depth camera arrive from the Pi as MAVLink OBSTACLE_DISTANCEparam set PRX1_TYPE2# proximity sensor 1: MAVLinkparam set AVOID_ENABLE7# use the fence, the proximity sensor and beaconsparam set AVOID_MARGIN1.5# m kept from obstacles in Loiterparam set AVOID_BEHAVE1# stop, rather than slide alongparam set OA_TYPE1# BendyRuler: AUTO steers round what it seesparam set OA_BR_LOOKAHEAD5# mparam set OA_MARGIN_MAX2# mparam set OA_DB_SIZE100# obstacle points rememberedparam set OA_DB_EXPIRE10# s
Failsafes und Geofence nach dem Bau
Funk verloren: RTL. Bodenstation 5 s lang verloren (SiK- und 4G-Verbindung beide): RTL. Akku schwach (3,5 V pro Zelle oder noch 3000 mAh übrig, eine Reserve von 30 %): RTL. Kritisch (3,3 V pro Zelle): an Ort und Stelle landen. Ein Akku unter 23,4 V armt nicht. Der Geofence begrenzt sie auf 30 m Höhe und 300 m Entfernung von zu Hause. ARMING_SKIPCHK 0 führt jede PreArm-Prüfung aus: 4.7 hat ARMING_CHECK, das die auszuführenden Prüfungen auflistete, durch eine Liste der zu überspringenden Prüfungen ersetzt.
# Radio lost, ground station lost, battery low and critical, and a fence round the depotparam set FS_THR_ENABLE1# radio lost: RTLparam set FS_GCS_ENABLE1# no ground-station heartbeat (SiK and LTE both gone): RTLparam set FS_GCS_TIMEOUT5# sparam set BATT_LOW_VOLT21# 3.5 V per cell under loadparam set BATT_LOW_MAH3000# or 30 % of the pack leftparam set BATT_FS_LOW_ACT2# low: RTLparam set BATT_CRT_VOLT19.8# 3.3 V per cellparam set BATT_CRT_MAH1500param set BATT_FS_CRT_ACT1# critical: land where it isparam set BATT_ARM_VOLT23.4# no take-off on a part-charged packparam set FENCE_ENABLE1param set FENCE_TYPE7# max altitude + circle + polygonparam set FENCE_ALT_MAX30# mparam set FENCE_RADIUS300# m round homeparam set ARMING_SKIPCHK0# run every pre-arm check (4.7; was ARMING_CHECK 1)
Stabilize für Stabilize
Die Drohne richtet sich selbst auf, und der Gasknüppel steuert die Motoren direkt, also hält der Pilot die Höhe. Sie braucht weder GPS noch Barometer, und das macht diesen Modus zur letzten Rettung des Sicherheitspiloten. ATC_ANGLE_MAX begrenzt die Neigung in jedem Modus, seit 4.7 in Grad.
# Stabilize: self-levelling, the throttle stick is the motors. The backup pilot's last resortparam set ATC_ANGLE_MAX30# max lean in every mode, degreesmodeSTABILIZE
AltHold für AltHold
Das Barometer hält die Höhe; der Gasknüppel verlangt Steigen oder Sinken, bis PILOT_SPD_UP. Mit 5 kg an Bord sind 1,5 m/s reichlich. Nichts hält die Position, also schiebt der Wind sie weiter.
# AltHold: the barometer holds the height, the throttle stick asks for a climb rateparam set PILOT_SPD_UP1.5# m/s at full stick: gentle with 5 kg aboard (was PILOT_SPEED_UP 150)modeALT_HOLD
Loiter für Loiter
GPS und Kompass halten auch die Position: Lass los, und sie bremst und hält an. LOIT_SPEED_MS begrenzt die Geschwindigkeit und LOIT_ACC_MAX_M die Beschleunigung, niedrig gehalten, damit ein Paket an der Leine nicht zu schwingen beginnt. 4.7 hat sie auf SI-Einheiten umbenannt: LOIT_SPEED 500 (cm/s) ist jetzt LOIT_SPEED_MS 5.
# Loiter: GPS holds the position too; slow speeds and soft accelerations for the parcelparam set LOIT_SPEED_MS5# m/s at full stick (was LOIT_SPEED 500)param set LOIT_ACC_MAX_M2.5# m/s/s (was LOIT_ACC_MAX 250)modeLOITER
Rückkehr zum Startpunkt für RTL
Sie steigt auf RTL_ALT_M (oder bleibt höher), fliegt mit RTL_SPEED_MS nach Hause, schwebt RTL_LOIT_TIME lang über dem Startpunkt und landet mit LAND_SPD_MS. Hier reichen 12 m über die 7 m hohen Dächer und die 9 m hohe Stromleitung. RTL funktioniert aus jedem Modus, sobald sie eine Position und einen Startpunkt hat, aber man kann nicht darin armen: Arm in Loiter, starte, dann schalte um.
# Return to launch: climb to 12 m, fly home, wait 5 s, landparam set RTL_ALT_M12# m: above the roofs (7 m) and the power line (9 m)param set RTL_SPEED_MS3# m/s home (was RTL_SPEED 300)param set RTL_ALT_FINAL_M0# 0 = land at homeparam set RTL_LOIT_TIME5000# ms over home before it descendsparam set LAND_SPD_MS0.5# m/s for the last metresmodeRTL
AUTO: die Lieferung für AUTO-Lieferung
Der Pi lädt die Mission hoch: Start auf 12 m, Flug zum Garten, hinunter auf 3,5 m, DO_WINCH spult 3,4 m Leine ab, während ein 4-s-Loiter die Drohne stillhält, der Haken öffnet sich am Boden, DO_WINCH holt sie während eines zweiten Loiters wieder ein, dann RTL. DO-Befehle halten die Drohne nicht, also sind es die Loiter, die sie an Ort und Stelle halten, während sich die Leine bewegt. Arm in Loiter und schalte dann auf AUTO.
# The delivery mission, uploaded from the Pi (MAVSDK) or the ground station:# 1 NAV_TAKEOFF 12 m 2 NAV_WAYPOINT drop zone, 12 m# 3 NAV_WAYPOINT drop zone, 3.5 m 4 DO_WINCH length +3.4 m# 5 NAV_LOITER_TIME 4 s 6 DO_WINCH length -3.4 m# 7 NAV_LOITER_TIME 4 s 8 NAV_RETURN_TO_LAUNCHparam set WP_SPD5# m/s cruise (was WPNAV_SPEED 500)param set WP_SPD_DN1.5# m/s down to the drop heightparam set WP_RADIUS_M2# m: how close counts as reachedmodeLOITERarm throttle # AUTO cannot arm by itselfmodeAUTO
Teste dich selbst · Das Power Board einsetzen
Teste dich selbst · Den Raspberry Pi 5 einsetzen
Teste dich selbst · Winde und Frachtkäfig aufhängen
Teste dich selbst
Lieferdrohne im Überblick
Zwei Computer teilen sich diesen Rahmen. Der Pixhawk 6C läuft mit ArduCopter: Lageregelung, der Schätzer EKF3, GPS-Navigation, die Mission und jeder Failsafe. Der Raspberry Pi 5 übernimmt das langsame Denken: die Lieferlogik (ein MAVSDK-Skript), das Umwandeln des Bilds der Tiefenkamera in Hindernisabstände für den Pixhawk und eine 4G-Verbindung zur Bodenstation. Sie sprechen MAVLink2 über ein serielles Kabel mit 921600 Baud. Bei einer Lieferung startet sie im Depot, steigt über die Dächer und die Stromleitung, fliegt zur Adresse, sinkt auf einen Schwebeflug in 3,5 m Höhe, lässt das Paket per Winde auf den Boden hinab und gibt es frei, holt die Leine wieder ein und fliegt nach Hause. Das Ablassen an einer Leine hält die 15-Zoll-Propeller, die bis auf den Knochen schneiden, weit weg von Menschen, Haustieren und Zäunen; Wing, Flytrex und Manna liefern genauso. Wähl die Teile und beobachte die Zahlen, bau sie, mach die Prüfungen auf der Werkbank und flieg dann die Lieferung von Hand oder lass sie AUTO fliegen.
Übungsaufgabe
Flieg die Lieferung zuerst in Loiter: Steig über dem Landeplatz auf 12 m, flieg zum Garten, sink langsam auf 3,5 m über der roten Abwurfscheibe, steig wieder heraus und bring sie zur Landung nach Hause. Sie ist schwer: Sie steigt mit 1,5 m/s und neigt sich nicht mehr als 30°, also plan voraus. Probier AltHold, um zu spüren, wie der Wind eine 5-kg-Drohne herumschiebt, und lass dann AUTO die ganze Mission fliegen und sieh zu, wie sie über dem Garten hält, während das Paket hinuntergeht. Bei einem echten Aufbau: Smoke Stopper beim ersten Einstecken, Motortest ohne Propeller (A vorne rechts, dann im Uhrzeigersinn), Kalibrierung von Beschleunigungssensor und Kompass, ein GPS-Fix draußen, der Windentest, beide Failsafe-Tests ohne Propeller, und lies vor dem ersten Flug jede PreArm-Meldung.
Bau eine Lieferdrohne, teste ihre Winde und Failsafes und flieg dann ein Paket in einen Garten hinterm Haus