Projekt: Autonome Drohne - Ideen und Probleme - Was geht, was nicht?

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ApoC

ApoC

Moderator
#1
#1
Moin

Zuerst einmal folgende Worte: Mir ist bekannt, das man in Deutschland nichts autonom fliegen lassen darf, bzw irgendwelche selbstfliegenden Drohnen, welche sich komplett selbst steuern in Betrieb nehmen darf. Die Testflüge des Projektes finden natürlich immer über abgesperrtem und freigegebenen Luftraum statt, sowie immer mit menschlicher Möglichkeit des Eingreifens.

Plane im Moment eine autonome Drohne, welche Waypoints abfliegen soll. Sich dabei völlig autonom an der Umgebung orientieren kann (zb auf Hindernisse, wie Bäumen, Häusern und Strommasten reagieren) und natürlich alles live zur Bodenstation funkt. GPS Position, Daten wie Höhe, Temperatur, Luftdruck und natürlich ein Live Bild, was die Drohne sieht. Dabei will ich das Rad nicht neu erfinden, sondern bekannte Komponenten benutzen. Das Ganze ist fuer mich eher die Herausforderung des Codes und der Umsetzung.
Es geht mir dabei eigentlich nur um die Funktion der autonomen Navigation und das Reagieren auf Hindernisse, Wetterverhältnisse und Co.
Da es ja atm viele coole Dinge diesbezüglich schon zu kaufen gibt, muss ich da nix neu erfinden.

Und da ich Elektroniker bin, habe ich schon viel gebastelt, aber das reizt mich total, sowas mal umzusetzen.

Ich möchte dabei mehr über die Verfahrensweise der Navigation, der Messwertermittlung, Verarbeitung der ganzen Werte und letztendlich natürlich die daraus resultierende Steuerung der Drohne mit Open Source Code realisieren.

Ich möchte hier mit euch darueber diskutieren, was rechtlich möglich - oder eben nicht möglich ist, wie man das Projekt verbessern, programmieren und natürlich bauen kann.

Ich hoffe, das die Interessierten und natürlich jene, welche was dazu beitragen können, mir dabei helfen das Ganze zur Realität werden zu lassen.

Folgende Komponenten habe ich mir bisher als Hardware ausgesucht:
CPU: ArduPilotMega
Rahmen: selbstgebauter Quadrahmen im Copterstyle (ich weiss, über die Zuverlässigkeit von mehr Motoren, wegen Ausfall und so, aber es reichen 4 Motoren zum Testen)
Navigation: GPS, Sonar (evtl auch Radar), Altitude vom GPS und externem Sensor in Verbindung mit den Codeteilen vom Mega, Evtl Kamera, wobei das bestimmt sehr aufwendig ist, das zu processen und auszuwerten) und natürlich neue, andere Möglichkeiten der Umgebungsauswertung, wie zb Kinect (Danke Mista)
Messwerte: Mega (GPS und co) und externe I²C oder Seriell
Telemetrie: Xbee
Live Video: irgend ne bekannte FPV Lösung, gerne auch mit Tracker - aber das ist nicht soooo wichtig dabei

Software:
Code vom Mega, als Interface am PC dann was selbtgebautes, oder eben vom Mega modifiziert. Einbindung der Sensoren und natürlich Auswertung und Aufzeichnung derselben an der Bodenstation.

Soweit bin ich bisher - und hätte gerne mal eure Meinungen dazu. Ich weiss, das sowas sicherlich nicht sooo schwer zu "kaufen" ist, aber mir gehts um die autonome Navigation. Und eben der Code "dahinter".

Los gehts. ;)
 
heckmic

heckmic

Erfahrener Benutzer
#2
#2
Habe ich fertig ;) - Der Ardupilot Mega. Dient mir beim FPV fliegen als Backup, kann aber auch Wegpunkte usw. Auf Sicht bereits getestet. Auf Hindernisse kannst du mit Ultraschall usw. reagieren. Aber da eh nur auf Sicht erlaubt ist...
Läuft bei mir im Arducopter sowie in meiner Twinstar 2.
Dazu xbee 2,4 Downlink/Uplink sowie damit verbunden die Ardustation.
 
ApoC

ApoC

Moderator
#3
#3
Ja, das habe ich auch schon gelesen, aber mir fehlt der Aspekt der komplett autonomen Navigation, mit Eingabe der Ziel Koordinaten und mehr Umgebungsauswertung als nur die dazu kaufbaren Sonar Sensoren.
 
ApoC

ApoC

Moderator
#5
#5
Naja, das schrieb ich ja. Werde zum Testen einen angesperrten Luftraum zur Verfügung haben. Sichtflug ist es ja eh immer.
 
Kienzle

Kienzle

Erfahrener Benutzer
#6
#6
wie heckmic schon schrieb, kein Hexenwerk

http://www.fpv-community.de/forum/showthread.php?tid=3772&page=2

der linke kann das auch alles ist auch ein Mega verbaut....

(größte Problem zurzeit sind die Xbee Module, die haben derzeit extreme Lieferprobleme, oder weiss jemand wer derzeit liefern kann?)

gruss
Sven
 
ApoC

ApoC

Moderator
#7
#7
Wenn einem der kaufbare Sonarsensor reicht, schon. Aber ich rede von autonom, also auch auf Wind, Hindernisse oder andere Gegebenheiten zu reagieren.

Wind wird vermeintlich mit der GPS Posi erreicht - reicht mir nicht.
Hindernisse werden atm nur vom Sonar erkannt - reicht mir auch nicht.

Das ist keine Navigation, zumal man auch keine Zielkoordianten eingeben kann, sondern vorgefertigte Waypunkte abfliegt.

Mir gehts darum: Fliege von A nach B - suche dir dazu den Weg, der funktioniert. Nicht nur stumpf hinfliegen, n bissle pendeln, weil GPS so grob ist - steige einfach wenn Sonar n Gegenstand meldet. Sondern echte Reaktionen auf zb Personen, Hindernisse wie Mauern und co. Wege finden, die angepeilte Position zu erreichen.

Stell dir vor, das Ziel liegt in einem Parkhaus. Da fliegt der Ardu von der Stange nie hin, weil er laut GPS da ist (wenn er hoch genug ist. ;) ), aber laut Sonar nicht reinfliegt, weil ist ja ein Hinderniss. Fliegt er laut Code da doch rein, hat er kein GPS mehr und muss sich anders navigieren. Das kommt dazu, das autonome auswählen der Möglichkeiten, um das Ziel zu erreichen. Da reichen GPS und Sonar nicht, was man dazu kaufen kann.

DAS ist die Herausforderung von der ich sprach. Nicht, von A nach B aufm Acker fliegen. Das kann jeder in 1h nachm Kauf vom Ardu...

Der Ardu ist hierbei nur der Grundkörper, den Rest gilt es zu entwickeln.
 
M

mista

Erfahrener Benutzer
#8
#8
Hallo Chris,

in deinem Fall reicht es dann nicht mehr, einfach ein WMP auseinander zu bauen. Du brauchst ein Kinect. Damit ist echtes autonomes Fliegen auch im Raum möglich.

http://modellfluginfo.de/Modellflugzeug/Blog/autonomes-fliegen-mit-einem-quadrocopter-im-raum.php

Gruß

Achim
 
Kienzle

Kienzle

Erfahrener Benutzer
#9
#9
ich glaube du stellst es dir ein bissel zu einfach vor. wie möchtest du das bewerkstelligen? du müsstes schon irgendwie topographische daten etc. ablegen und in echtzeit verarbeiten können. desweitern bräuchtest du eine sensorik die du mal nicht so eben auf dem heimischen schreibtisch zusammen löten kannst.
 
Kienzle

Kienzle

Erfahrener Benutzer
#10
#10
dein Ultraschallmodul ("sonar") tastet eh nur einen kleinen Winkel vorzugsweise nach unten hin ab. damit kannst du "relativ" genau die Höhe auflösen (ca. 7m). GPS bestimmt in den meisten Fällen nur deine geographischen Ort und das noch nichtmal genau. Eine "Sicht" nach vorne fehlt dir völlig.

Ich behaupte mal mit einfachen Mittel definitiv nicht zu meistern. Selbst beim Einsatz von militärischen Drohen, Flugkörpern kommen wir nicht um einen Flugplanung drumrum.

gruss
Sven
 
Waldmensch

Waldmensch

Erfahrener Benutzer
#11
#11
mista hat gesagt.:
Hallo Chris,

in deinem Fall reicht es dann nicht mehr, einfach ein WMP auseinander zu bauen. Du brauchst ein Kinect. Damit ist echtes autonomes Fliegen auch im Raum möglich.

http://lmgtfy.com/?q=autonomous+flight+kinect

Gruß

Achim
Zum Vergrößern anklicken....
.... und die Rechenleistung der XBox vermutlich auch.

Im Ernst, Eine Firma wie Honda bringt es nicht mal ihre Horde auf jeder Messe tanzenden Asimos in Fukushima aufräumen zu lassen. Eine Firma wie BMW versucht seit Jahren ein Auto 2D! autonom fahren zu lassen (Mit einem ganzen Kofferraum voll Computer und unzähligen Sensoren)

Das willst Du alles (und noch mehr da sich die Drohne in 3D! orientieren muß) in in den 1-2 Kilo möglichen Nutzlast unterbringen? Im Ernst, wenn Du das schaffst bist Du ein gemachter Mann. Sämtliche Militärs dieser Welt werden es haben wollen (und auch dafür töten wenn es sein muß)
 
ApoC

ApoC

Moderator
#12
#12
Glückwunsch. Das Ziel ist erkannt.

Bingo Mista. Das kam mir vorhin auch in den Sinn, ein System das zb innerhalb von Räumen das bewerkstelligt. Die Steuerung muss dann eben viel mehr verarbeiten. Der ArduPilot wird dazu nicht mehr reichen, jedoch ist er gut zur Outdoor Navi.

Weiter so, ich bin begeistert. ;)
 
ApoC

ApoC

Moderator
#15
#15
Waldmensch hat gesagt.:
mista hat gesagt.:
Hallo Chris,

in deinem Fall reicht es dann nicht mehr, einfach ein WMP auseinander zu bauen. Du brauchst ein Kinect. Damit ist echtes autonomes Fliegen auch im Raum möglich.

http://lmgtfy.com/?q=autonomous+flight+kinect

Gruß

Achim
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.... und die Rechenleistung der XBox vermutlich auch.

Im Ernst, Eine Firma wie Honda bringt es nicht mal ihre Horde auf jeder Messe tanzenden Asimos in Fukushima aufräumen zu lassen. Eine Firma wie BMW versucht seit Jahren ein Auto 2D! autonom fahren zu lassen (Mit einem ganzen Kofferraum voll Computer und unzähligen Sensoren)

Das willst Du alles (und noch mehr da sich die Drohne in 3D! orientieren muß) in in den 1-2 Kilo möglichen Nutzlast unterbringen? Im Ernst, wenn Du das schaffst bist Du ein gemachter Mann. Sämtliche Militärs dieser Welt werden es haben wollen (und auch dafür töten wenn es sein muß)
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Hey

Denke mal einfacher. Nicht so kompliziert. Ich will es garnicht so kompliziert bauen. Das was Honda und BMW da machen, ist etwas komplizierter. Zumal VW immernoch Sieger ist, beim autonomen Autofahren. ;) Man kann sehr wohl, die entsprechende Elektronik flugfertig unterbringen. Siehe Mistas Link.

Ihr seht das zu kompliziert, das mit dem Parkhaus war ein Beispiel. Kinect ist verfügbar, billig und man kann, mit etwas Schmalz daraus was machen.

Darum gehts ja, nicht zu sagen: "Geht nicht ! Gibts nicht !"
Sondern: Mal gucken, was möglich ist, mit etwas Lötzinn, Code und Schmalz.
 
Z

Zwangsneurose

Erfahrener Benutzer
#16
#16
Waldmensch hat gesagt.:
Sämtliche Militärs dieser Welt werden es haben wollen (und auch dafür töten wenn es sein muß)
Zum Vergrößern anklicken....
natürlich muss man da den Unterschied sehen, dass Militärs ehr Drohnen für den größeren Einsatz brauchen. Denen hilft es nichts wenn die Drohne in 10 Metern Höhe fliegt damit sie Hindernisse erkennt ;).

Grundsätzlich würde ich aber schon behaupten das sowas auch für Amateure möglich ist. Diese müssen nur sehr viel Freizeit und sicherlich ne gute Ausbildung haben ;).

Zu BMW kann man nur sagen: Autos fahren normalerweise auch schneller als Quadros ;).

Guck mal, fast jede neumodische 50 Euro-Digi hat Gesichtserkennung und all sowas. Da wird es doch möglich sein, einen optischen Sensor so zu proggen, dass er nahe Hindernisse von weiter entfernten unterscheiden kann. Weitergesponnen sollte dies mit 2 optischen Sensoren sogar relativ zuverlässig funktionieren (2 s/w Bilder übereinandergelegt und dann große Differenz -> nah dran etc.). Mit nem 16mhz-Mega wird man dort aber nicht weit kommen ;).

Aber für sowas fehlt mir die Freizeit ;)
 
ApoC

ApoC

Moderator
#17
#17
Also es steht nicht zur Debatte, das man verdammt viel Schmalz braucht.
Darum spricht man darüber ja in Foren, weils immer Leute mit mehr Schmalz gibt.

Code ist das Zauberwort und Rechenleistung, klar.

Die Frage ist doch. Was ist möglich? Was kann ich dazu beitragen.
Kann natürlich auch sagen, das schafft man überhaupt nicht - aber dann müsste man darüber nicht diskutieren.

Es ist machbar, die Frage ist nur, ob wir genug Schmalz zusammenbekommen. ;)
 
C

Chucky1978

Erfahrener Benutzer
#18
#18
Mh.. die Idee mit dem Parkhaus ist nicht schlecht. Das man das als "Amateur" hinbekommt , nur unter zuhilfe nahme eines Forums, halte ich aber für ebenso schwierig, wie die Möglichkeit, das ich in meiner Baubude mit Stichsäge und defekten Akkuschrauber die Kalte Fusion entdecke oder künstliche Diamanten herstelle.

Für eigene Pfadbestimmung wie z.b das mit dem Parkhaus werden Sensoren nicht ausreichen, nicht nur. Zumindest nicht, wenn man ohne anderes zu zerstören, innerhalb einer Akkuladung nicht immer noch im ersten 5m² Abschnitt rumfliegen will.
Dazu benötigt man schon eine KI, die auf alles reagieren kann. Mit einem reinen einfachen Code den du da reintippst, wird er vielleicht an der Wand entlang fliegen bis er einen Ausgang hat, mit glück geht es dann ein Stockwerk hoch, statt ein Stockwerk runter, und das evtl. auch nur, wenn keine offenen Wände im Parkhaus sind, wo er raus fliegen könnte, und du ihm sagst er soll sich immer rechts halten statt links, da bei Rechtsverkehr der obere Stock auf der rechten Seite zu erreichen ist. Ein Auto zu entwickeln, was ein meter Rückwärts fährt ohne anzuecken und das Auto perfekt einparkt ist imo noch eine Meisterleistung. VW ist da wirklich sehr gut, und hat da bestimmt einiges an Geld rein gesteckt. Aber bis das Auto eigenständig seinen Weg durch ein Parkhaus findet, ohne das im Parkhaus noch diverse Sensoren verbaut sind, da wird mehr Hirnschmalz und vor allem Geld verlangt sein. Ausser du kannst den Grundriss usw des Parkhauses in das Fluggerät abspeichern, dann ist es aber wieder kein eigenständiges Fliegen oder Wegberechnung, sondern auch nur vorprogrammiert, und in dem Fall sehr genau vorprogrammiert. Selbst eine Drohne vom Militär, die autonom ihr Ziel findet, den Weg berechnet usw, bekommt das nur hin mittels Live-Übertragung mit einem Sat, oder vorprogrammierte Routen die aber so gewählt sind, das sich die optischen Sensoren nicht "verirren" können. Denke da gerade an einen Bericht über Afgahnistan, wo die Missles den längeren Weg um das Gebirge herum fliegen mussten, damit kein Fehlberechnungen passieren können da die Daten zu heftig sind zum berechnen osä. Dazu kommen dann noch Sensoren die die Rakete etwas umlenken wenn sie denkt das Gefahr für sie droht mittels Radar o.ä. Und ich denke, um in einem Parkhaus ein Fluggerät autonom fliegen lassen zu können, der muss eine Cruise Missle aus dem FF bauen können, selbst die fliegt nicht wirklich autonom sondern hat vordefinierte Pfade.

Um mit einem Langsamen Fluggerät um ein Hindernis rumzufliegen, und zwar Sicher herum zu fliegen kostet es Hirnschmalz und etwas Kohle, ist aber denke ich für jeden Möglich. Aber wirklich Autonom mit selbstsändiger Wegberechnung, und damit meine ich wirkliche Wegberechnung nicht eine gut glück suche nach dem nächsten Ausgang, und das vor allem Sicher, und egal an welchem Ort, das wird auf die schnelle kein Privatmann hinbekommen können mit seinem bescheidenem Gehalt.

My 5cent
 
ApoC

ApoC

Moderator
#19
#19
Danke Chucky für deine Ideen und Ausführungen. Es zeigt eben, das etwas mehr Schmalz / Zusammenarbeit nötig ist.

Es ist eine Idee, ohne diese - unsere Pioniere - niemals solche Erfindungen hätten tätigen können. Ich finde, die Herausforderung ist gross, aber vielleicht schaffbar.
 
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