Zatrzymanie dryfu w unoszącym się kwadrokopterze

W pewnym momencie będę budował 4-śmigłowy dron kwadrokoptera. Chcę sprawić, aby latanie było względnie łatwe, dzięki czemu będzie on unosił się w powietrzu, gdy elementy sterujące nie zostaną dotknięte.

Czy ktoś może podać jakieś informacje na temat tego, jak sprawić, by quadrotor pozostał w powietrzu? Myślałem, że akcelerometry mierzą dryft i przechylenie / pochylenie / odchylenie, ale nie są one wystarczająco czułe, aby wykryć bardzo powolny dryf z powodu, na przykład, lekkiej bryzy. Czy GPS jest wystarczająco dokładny, aby wytłumić znoszenie w skali 10 cm (to znaczy wykryć znoszenie 10 cm (lub mniej, być może?) Od pierwotnej pozycji drona)?

sensor robotics uav Bojangles
źródło

Jeśli lubisz budować roboty, nie zapomnij zaangażować się w Propozycję Robotyki

Rocketmagnet

Odpowiedzi:

Myślę, że będziesz chciał użyć kombinacji czujników. Akcelerometry i żyroskopy będą w stanie skorygować silne podmuchy wiatru. Następnie możesz użyć GPS, aby przeciwdziałać długoterminowemu znoszeniu (lub stronniczości, jak to się czasem nazywa). Myślę, że połączenie tych dwóch czujników w jakimś filtrze (prawdopodobnie Kalmanie) pozwoli zminimalizować dryf pozycji.

Sam GPS nie będzie jednak wystarczająco dokładny. Alternatywnym podejściem do filtra Kalmana (który może stać się nieco trudniejszy z matematyki) jest użycie algorytmu DCM z DIYdrones . Jak dotąd wydaje się, że korzystanie z tego jest bardzo udane.

Wreszcie quadrotor drona Parrot używa skierowanej w dół kamery 60 klatek na sekundę, aby wyeliminować znoszenie. Spogląda w dół i wyciąga elementy z ziemi pod nim, a następnie używa pewnego rodzaju wizualnej odometrii (zakładam pewien algorytm przepływu optycznego), aby określić, jak daleko przesunął się kwadrotor. Wierzę, że działa to tylko na niskich wysokościach na papugach, ale nie widzę powodu, dla którego nie można by go rozciągnąć na większą wysokość.

mjcarroll
źródło

Dziękuję Ci! Myślę, że wybiorę opcję kamery downfacing, ponieważ będę zasilał drona przez LPC1768. To wystarczająca moc obliczeniowa, aby wykonać podstawowe wykrywanie linii w rozdzielczości 640x480, prawda? Dziękujemy za alternatywne rozwiązanie używania żyroskopów i GPS do długotrwałego dryfowania. Czy znasz też jakieś czujniki, które byłyby w stanie wykryć dryf?

Bojangles,

Oprócz IMU o 6 stopniach swobody słyszałem o ludziach używających magnetometrów do określania dryfu długoterminowego poprzez wykrywanie zmian w polu magnetycznym Ziemi. Nie wiem, czy jest to z pewnością dobra opcja, ponieważ pole może szybko wahać się wokół urządzeń wysokoprądowych (takich jak 4 silniki) i nie zmienia się liniowo.

mjcarroll,

Problem z kamerą na wyższych wysokościach polega na tym, że bardzo małe przechylenie powoduje coraz większe przesunięcia obrazu wraz ze wzrostem wysokości, chyba że kamera jest na samopoziomującym mocowaniu.

mikeselectricstuff,

@mikeselectricstuff - Czy nie możesz dostosować algorytmu przetwarzania obrazu w zależności od wysokości?

mjh2007

@mjh Myślę, że problem najlepiej widać na przykładzie. Na wysokości 50 stóp, przechylenie lub nachylenie o 5 stopni (dość typowe dla poruszania się w kwadracie w kierunku X lub Y) spowoduje przesunięcie cech gruntu (tan (5 stopni) * 50 stóp) = 4,25 stopy (szorstka matematyka ). Nawet bez ruchu quadrotora wszystkie elementy naziemne przesuną się o 4 stopy. Można to zrekompensować, ale staje się to trudne z powodu ograniczeń rozdzielczości i obliczeń.

mjcarroll,

GPS nie jest wystarczająco dokładny. Akcelerometry mogą mierzyć jedynie przyspieszenie, a nie stały dryf.

Może zlokalizowany system pozycjonowania wykorzystujący sygnały nawigacyjne i trilaterację lub coś takiego?

Może tanie kamery wykrywają dryf w stosunku do ziemi lub innych nieruchomych obiektów? Można anulować obroty za pomocą żyroskopów, a następnie wykonać korelację krzyżową między kolejnymi ramkami w celu wykrycia dryfu względem podłoża, tak jak działa mysz optyczna.

endolit
źródło

Gdybym miał to zrobić za pomocą aparatu skierowanego w dół, pierwszą rzeczą, której chciałbym, to wysoka wydajność i stosunkowo niska rozdzielczość (to czujnik, naprawdę nie interesuje mnie wejście kamery), więc kamera użyłby do tego myszy optycznej: mają bardzo szybkie kamery o niskiej rozdzielczości. Przy odrobinie hakowania jestem pewien, że możesz wymyślić układ soczewek, aby umożliwić rozróżnienie funkcji na ziemi, a następnie możesz użyć algorytmu optycznego wyodrębniania różnic do przetworzenia tego wejścia.

Choscura
źródło

Wątpię, że potrzebujesz ogromnych częstotliwości aktualizacji; stosunkowo niska prędkość quadrotora i jego czas reakcji tak naprawdę nie sprawiają, że dobrze pasuje.

Nick T

Dzięki za alternatywne rozwiązanie Choscura. Zdecydowanie popatrzę na mysz optyczną - nie potrzebuję też części aparatu ;-) Jedyny problem, jaki widzę, to to, że jeśli obraz jest nieostry, algorytm różnicy może nie działać również . Czy mam rację?

Bojangles,