2013年11月26日火曜日

devil450をardupilotで飛ばす・・・その1

ardupilotは、、APMというコントローラー用でクアッドコプターなどUAV用に開発されたソフトですが、
これでシングルローターヘリを飛ばそうとする企画です。
と言っても、自分で開発するのではなく、一応traditional heliにも適用できそうなので、売ってるものを取り付けるだけですが。

現在のシングルローターヘリはフライバーレスで、3軸ジャイロ搭載が一般的になりつつありますが
(walkeraは6軸と称して加速度計を搭載しているものもあります)クアッドの世界ではもっと進んでいて

3軸ジャイロ
加速度センサー
気圧計
電子コンパス
GPSセンサー(オプション)
超音波センサー(オプション)
光学的流動センサー(オプティカルフローセンサー)(オプション)

を搭載し、それらのセンサーからの情報を処理して、自分の位置や高度を保ったり、あらかじめ設定された経路を自動で飛行したりできるようになってます。

ソフトの開発はGNUで開発されていてソースも公開されており誰でも自由に使うことができます。ハードは3DRというメーカーからAPM2.6が発売されていますが、バージョン2.5のクローンがHKでお安く入手できるようになってます。
2.5と2.6の違いは、電子コンパスが外付けになったくらいで大きな変更はなさそうです。
理由は、電子コンパスをコントローラー内に搭載しても他の機器の影響で不正確になり機能しない場合が多いからみたいです。

開発者もクアッド中心の開発みたいでシングルローターヘリ搭載の場合は、そんなにうまく行った例は少なく試行錯誤の段階みたいです。

今回のプロジェクトでは、

クローンのAPM2.5に、GPSセンサーとソナーをオプションで取付ての試行ですが、

HKにコントローラーを発注したのが7月、ところがGPSセンサーの到着を待ってテストすると、電子コンパスが故障。買ってからぎりぎり1か月でHKにクレーム入れると送り返せばチェックするとの事。
送り返したら、郵便の追跡ではすでに到着しているはずが、まだ着かないとの返事。埒が明かないので、PAYPALにクレーム入れると1か月経つと強制力は無くなるが交渉してくれることになって、やっと返金されたのが9月。この時期、HKがLIPO問題で発送が滞り世界中からクレームの荒し状態に重なって、再発注の品物が到着したのが11月と、最初から多難なプロジェクトになりそうな予感。

そのGPSセンサーは同じくHKで売ってるUBLOX LEA-6H GPS Modul。また、ソナー(超音波センサー)はMaxbotix社のLV-EZ4を購入しました。

さらにオプティカルフローセンサーは中華製の安物を手配中です。

で、いざ機体に載せようと思うと大きくて450のヘリには載りません。

色々調べると、スキッドとメインフレームの間にカーボン板を二枚挟み込む構造のアダプターがあるのでそれを使うことにしました。

搭載した写真です。せっかくのDEVILの格好良いデザインが台無しですが、ま、実験機ということで我慢です。



スペックは

機体 DEVIL450
モーター ブラシレス 3550KV
アンプ plush40A
ファーム  BLHELI10.3
コントローラー HK pilotmega 2.5+ublox gps sensor+lv-ez4sonar sensor
バッテリー 3S 1800mah

うまく行けばT-REX600にのっけて自動操縦で空撮なんてこともできるかもしれません。

が、なかなか一筋縄ではいきませんでした。

初日(土曜日)

コントローラーの感度はすべてPIDの数値で指定するのですが、ヘリの場合の最適値が分かりません。


もっと低い値から始めればよかったのですが、デフォルト数値で飛ばし始めたら、いきなりのタコ踊り!
下ろすこともままならず、えいやで!で下ろしたら、テールのコーンギアかけでその日は終了。

3軸ジャイロのハンチングです。高度が低かったので被害は最小で済みましたが、
仲間の話では、ハンチングして躊躇っているとメインローターでテールブームをヒットして空中分解もあり得たとの事。
マイクロヘリでのタコ踊りは経験してますが450だとエライことになります。

2日目(日曜日)

感度を半分に下げて再チャレンジ。今度は何とかホバリングできました。が、トリムが全く取れてなくスティックを離すどころか
一生懸命あて舵を打ってないとホバリングしません。
しかし、トリムをどこで合わせたらいいかまったくわかりません。

HKで買って、マニュアルなど何にもなしですが、こんなもの何とかなるだろうと思って軽い気持ちでいましたが、これは相当手ごわいぞって感じです。

設定はすべてミッションプランナーというwindowsのソフトで行うのですが、飛行場にパソコンを持っていかないと何にもできません。

トリム調整は最初、設定方法が分からずリンケージでやってみると少し改善されるので、パソコンでサーボのニュートラルの位置を変えてやればい

けそうかな?でやってみると
ビンゴ!

一応、トリムが取れた状態でのホバリング映像です。まだ少しハンチングが出てるのでもう少しP値を下げたほうが良いかもしれません。



ここまでは、コントローラーのモードはスタビライズで、早い話、3軸ジャイロと変わりありません。
で、アルトホールドに変えてみました。

その名の通り、高度維持ですからピッチ操作をしなくても勝手に高度維持をしてくれるはずです。

部屋でモードを切り替えた時の動画です。
切り替える前は、コントローラーを上下してもスワッシュは動きませんが、切り替え後は、コントローラーと反対方向に上下します。



この動きを制御しているのは、GPSと気圧計とソナーだそうです。この時のログを見てみると

こんな感じでほぼ同じような変化をとらえてます。



が、しかし、実際ヘリでモードを切り替えると、大変なことが起こります。

切り替えたとたんに高度が上がり始め、怖!と思ってスタビライズモードに戻した途端に急降下、フルスロットルで地表ギリギリ、テールが負けて

90度ピルエットしながら反転上昇で何とか難を逃れましたが原因は???です。



部屋で、静止状態でモードを切り替えると、高度維持モードにしてしばらくするとピッチがプラス方向に動き始めます。

クアッドの場合はコレクティブピッチの概念がなくモーターの回転数だけで高度を変えるので、この辺の違いが原因で設定の仕方が違っているような気がしますが今のところ解決策がなく怖くて飛ばせない状態です。

5 件のコメント:

  1. おおぉ! 浮上おめでとうございます!
    私もHKのmultiwiiボードを買い込んで似たような路線を狙ってたんですが先を越されました(笑)
    これでアイドルアップしてくるくるひっくり返したりもできるんでしょうか?
    (単にひっくり返して飛ばすなら素直に市販のジャイロを使えばいいのかもしれませんが…)

    しかし制御の実験用にこの大型ヘリってのは恐ろしいですね…

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    1. Sachiho様
      まだ試してないのですが、acro modeというのがあって、背面などもできそうです。が、機体の重量が重く機敏な動きはダメそうです。ネットの書き込みを見ると背面で高度維持なんてこともできそうです。

      multiwiiって任天堂のwiiリモコンのセンサーを流用してるらしいですね。流石日本の技術は素晴らしい。

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  2. nobさん、こんばんは、vuvuです。

    450に、こんなに訳のわからない?(笑)装置を積んで、実際に飛ばして試験する勇気に脱帽ですぅ~!(^○^;)

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    1. ヴヴ様
      いや、全くの人柱実験ではなく、他にも飛ばしてる人は居ますので。
      でも、実際に飛ばすまでに机の上で2日ほどスワッシュの動きを見て確認しました。

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  3. nobさん久しぶりに遊びに来てみると~

    相変わらずイバラの道を歩んでいますね~

    脱帽です!

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