Jag såg det här YouTube-klippet för en lättviktsdrona, några få ounces, med mycket imponerande manövrerbarhet. De använde styrofoam för ram och tappade rotorerna och batteriet och kontrollchipet till det. Det upprätthåller balansen, styr de fyra motorerna, tonhöjden och yaw, lyfta och driva, i princip piloter dronen. Och kan man göra automatisk stallåtervinning eller aerobatics?
Det verkar som den mest komplexa delen av dessa dronor, gyro, accelerometer, balans, flyg och navigation (alla packade på ett litet bräde), är det enklaste att göra och billigaste delen!
Kan någon förklara för mig hur det här små flygkommandot matar kontrollerna på rotorerna? Har det någon känsla av höger sida upp, tyngdkraften? Kan det känna vinden genom att mäta driften?
Manövrering med denna typ av drone kommer med sin lilla storlek och höga dragkraftförhållanden. När du skala ett sådant dynamiskt system, vågar tiden med kvadratroten av storleken, desto mindre desto mindre är den, desto högre är dess smidighet.
Kan det göra automatisk stallåterställning? Nej, för att den aldrig stallar.
Kan det göra aerobatics? Endast siffror som är möjliga med fyrhjulingar om rätt kontrollsekvens har förprogrammerats. Regelbundna modellflygplan kan flyga förprogrammerade aerobatiska figurer med en knapptryckning i minst en kvart i ett sekel nu.
Vet det tyngdkraften? Ja, genom att filtrera signalerna från accelerometrarna via ett lågpassfilter. Den dominerande vektorn av den filtrerade accelerationen pekar ner.
Kan det känna vinden? Bara plötsliga vindförändringar, men inte konstant vind. Om du lägger till en absolut referens som en GPS-mottagare, så ja.
En gyro är en sensor för rotationsrörelser, så det känner bara till rotationer. Det gör det med tre små oscillerande strukturer, ortogonalt monterade till varandra. En rotation kommer att leda till att den resulterande Coriolis force för att flytta dem, vilket påverkar deras kapacitiva egenskaper, som kan användas för att mäta svänghastigheten i alla tre axlarna.
Accelerometrar behövs för att mäta acceleration, och de mäter också gravitationen. Här hittar du tre små ortogonala strukturer som avböjas av en acceleration, som en horisontal stråle böjer sig ner i jordens tyngdfält. Återigen mäts kapacitiva förändringar och omvandlas till accelerationsvärden i de tre axlarna.
Moderna sensorer kombinerar både acceleration och svänghastighet i så kallat sexaxliga sensorer (PDF!) . De kan köras vid flera Kilohertz, så de tar mätningar ett par tusen gånger per sekund. Denna snabba hastighet är nödvändig för den nästan omedelbara reaktionen av virtuella verkställande glasögon; Sensorerna i droner ska vara nöjda med några hundra mätningar per sekund.Ett stort problem med sådana miniatyriserade sensorer är deras drift: Om du bara litar på en gyro, kommer du aldrig att kunna berätta om systemet är i viloläge. Om systemet står stilla kan du använda en 6-axelsensor och ta tyngdriktningen för att avlägsna denna drift. Men du kommer fortfarande inte att kunna undvika drift i rotationen runt en axel parallellt med gravitationvektorn, plus i ett rörligt system kan du inte mäta den riktiga tyngdgraden, så det behövs en annan sensor som inte påverkas av rörelser: en kompass . Det mäter magnetfältet igen i tre axlar och kan kombineras med de två första i 9-axliga sensorer .
senast genererade sensorer kan innehålla en ASIC för att köra sensor fusion programvara , så utsignalen är inte bara digital, men redan korrigerad för drift och presenteras som quaternions , som är överlägsen för att beräkna rotationer. Dessutom inkluderar de endast de två tröghetssensorerna och kan fungera som ett sensornav, så kompassen kan placeras fritt där den minst påverkas av soft iron effects (PDF!) och är ansluten via en databas ( I²C eller SPI ).
Läs andra frågor om taggar unmanned-aerial-vehicle autopilot gyroscopic-instruments electronics Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna