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四轴飞行器首次试飞小结

由 动力老男孩 发表于 2012/01/14 14:19:38

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

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：

   2012/01/14 于 14:46

   天凉了，戴帽子。

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   • 动力老男孩 说：

     2012/01/14 于 16:47

     嘿嘿，光头是有点凉

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2. 海云飞扬 说：

   2012/01/14 于 15:46

   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。

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   • 动力老男孩 说：

     2012/01/14 于 16:46

     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

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3. tangxing1220 说：

   2012/01/14 于 16:46

   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。

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   • 动力老男孩 说：

     2012/01/14 于 16:48

     谢谢关注
     魔方机器人我都好久没动了，有时间还想把它优化一下

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4. leafroot 说：

   2012/01/14 于 19:56

   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/

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5. zEus 说：

   2012/01/14 于 21:09

   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。

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   • 动力老男孩 说：

     2012/01/15 于 19:21

     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

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6. 糖伯虎 说：

   2012/01/15 于 19:51

   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。

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7. 糖伯虎 说：

   2012/01/15 于 19:56

   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。

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   • 动力老男孩 说：

     2012/01/16 于 11:03

     瀑布汗……哈哈，伤JJ也是大事啊，现在朝廷已经没有宦官编制了
     你说的有道理，下次试飞前必须把紧急处理加上

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8. kefan 说：

   2012/01/16 于 09:13

   优化到350Hz很不错了
   滤波和PID比较费时

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9. seer 说：

   2012/01/24 于 12:10

   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.

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   • 动力老男孩 说：

     2012/01/25 于 10:48

     多谢建议，等调稳定了可以试试

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10. wnq 说：

    2012/03/08 于 15:59

    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

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    • 动力老男孩 说：

      2012/03/09 于 20:51

      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

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      • wnq 说：

        2012/03/10 于 16:47

        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。

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        • 动力老男孩 说：

          2012/03/10 于 22:43

          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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