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Ikarus05 – Absturzursachenforschung… Mal wieder

Das ist ja alles unglaublich unlustig. So viel Zeit vergeudet – zumindest wenn man das dabei Gelernte außen vor lässt – für nichts und wieder nichts. Jetzt hab ich die Schnauze so richtig voll. Doch bei allem Scheitern hat die Sache auch eine positive Seite: Er flog. Zwar nicht wie gewünscht (hehe), aber immerhin. Damit konnte ich beweisen, dass es durchaus möglich ist, einen sowohl ausreichend leichten als auch ausreichend stabilen Multicopter Rahmen zu drucken, also zumindest einen Großteil des Rahmens.

Wie bitter, nun hab ich vom fertigen Zustand noch nicht mal Fotos. Diese wollte ich erst nach erfolgreichem Erstflug machen. Eine derartige Vergänglichkeit kam mir nicht in den Sinn.

Nachdem erste Tests in der Hand erfolgreich verliefen, wagte ich mich an den ersten richtigen Flug. Erst mal nur in Bodennähe, in hindernisfreier Umgebung, bei bestem Flugwetter. Er hob ab und flog astrein. Ein wenig wacklig zwar noch, das Einstellen der PID Werte lag noch vor uns, aber stabil. Soweit der schöne Teil der Geschichte. Nach ca. 30 Sekunden Flug in 2 bis 3m Höhe gab das gute Stück plötzlich Vollgas, flog davon wie eine Rakete und stürzte nach wilden Flugmanövern ungebremst aus geschätzten 30m Höhe auf eine Teerstraße. Natürlich… Teerstraße. Was auch sonst. Mein Glück ist ab und zu kaum zu fassen. Schön matschiger Boden und die Schäden wären bei weitem nicht so hoch. Ich hasse Teerstraßen.

Wie kann es sein, dass der Copter plötzlich unkontrollierbar wegstieg? Aus einem absolut stabilen Flug heraus, ohne dass ich irgendwas verändert hätte, also Wechseln des Modus oder ähnliches? Tja. Keine Ahnung. Ich würde ja gern in die Logs schauen, aber der APM ist komplett tot und will nicht mehr mit mir sprechen. Was mich nicht wundert, so wie der aussieht. An meinem Sender (Graupner MX-12) kann es eigentlich nicht liegen, zumindest würde mich das sehr überraschen. Es ließ sich daran jedenfalls kein Fehler feststellen.

Was ging kaputt? Diese Liste muss man sich auf der Zunge zergehen lassen. Ein unglaublicher Absturz. Dagegen waren die bisherigen Crashes Kindergeburtstag.

  • ArduPilot Mega (Der zweite nach meiner Wasserlandung)
  • Magnetometer (Kompass)
  • GPS
  • Graupner GR-12 Empfänger (verursacht nur noch einen Kurzschluss)
  • GoPro HD (!)
  • Roll/Nick Kameraaufhängung
  • Sämtliche selbstgedruckten Rahmenteile
  • 4 Motorwellen (zwei sehen noch einigermaßen gerade aus)
  • 6 Propeller

Aua aua aua. Das Thema ArduCopter ist für mich jedenfalls gegessen. Wobei ich die Schuld nicht diesem Projekt zuschieben will, ganz und gar nicht. Schließlich ist die Ursache des Absturzes sehr unklar. Es lag tendenziell wohl eher am Benutzer. Ich bin immer noch davon überzeugt, das der ArduPilot eine sehr gute Plattform ist.

Nur nicht für mich.

Am Boden

Zu sehen sind hier die Überreste des Ikarus05. Zerschellt aufgrund nicht nachvollziehbarer Probleme mit dem ArduPilot. Ich werde wohl die Plattform wechseln.

Ikarus04 – Planänderung

Wäre ich eine kommerziell orientierte Firma, wär ich schon lang bankrott. Ständige, weitreichende Planänderungen noch bevor ein erstes Produkt fertig ist mit dem man $$$ machen könnte. Aber zum Glück ist mein Antrieb nur der Spaß an der Sache.

Ikarus04 wird nun ein Y6 Hexa. Das heißt statt sechs Armen mit je einem Motor bekommt er drei Arme mit je zwei Motoren, einer nach oben und einer nach unten zeigend. Ich habe nämlich bemerkt, dass die Carbon Rohre verdammt stabil sind. Und dass ich das zentrale Rumpfstück bei der Y6 Bauweise deutlich kleiner und damit sowohl stabiler als auch leichter gestalten kann.

 

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Ikarus04 – Ein neuer Ansatz

Durch einen glücklichen Zufall kam ich sehr günstig an einen Restposten pultrudierter 12mm CFK Rohre. Ein gutes Material für die Arme eines Multicopters, Carbon zeichnet sich ja bekanntlich grundsätzlich durch geringes Gewicht und dabei hohe Stabilität aus. Meinen naiven Vorstellungen nach sollte ein stranggezogenes Rohr (also mit Fasern in Längsrichtung) für meinen speziellen Einsatz am besten geeignet sein.

Doch wie diese Arme am Rumpf und wie daran die Motoren befestigen? Hm….

Gebogene treffen auf ebene Flächen… Ein nahezu perfektes Szenario für den Einsatz eines 3D Druckers. Also schnell in Blender zwei entsprechende Adapter gebastelt.

Bewusst pragmatisches und reduziertes Design. Schnell ausgedruckt, passt und sitzt.

Die Rohre habe ich auf eine Länge von 30cm gekürzt. Eine sehr stabil wirkende Konstruktion. Könnte jedoch ein wenig leichter sein. Aber am Gewicht feile ich erst, wenn ich weiß, dass es prinzipiell funktioniert.

Die (Vor-)Serienproduktion kann beginnen.

Der selbstgedruckte Copter – Das Aus?

Das Entwerfen und Drucken der Centerplate, des zentralen Teils des Rumpfes, welches die Arme miteinander verbindet, stoße ich auf die Grenzen des guten Polylactids, auch PLA genannt. Die nötige Stabilität ist zwar prinzipiell vorhanden, diese erkauft man sich jedoch mit viel zu viel Gewicht. Aber vielleicht sollte ich damit aufhören, von den Abmessungen her möglichst nah am originalen Arducopter zu bleiben und den Copter kleiner gestalten. Ich muss mich mal erkundigen, ob man die Software an den kleineren Hebel kürzerer Arme anpassen kann.

Die letzte „Evolutionsstufe“ meiner Centerplate hat einen Durchmesser von 20cm und ist nicht mehr als ein zweigeteilter runder Körper mit vier Löchern für die Arme, gefüllt mit einer 5mm Gitterstruktur. Fühlt sich stabil genug an, wiegt aber leider 160g. Im Vergleich dazu: Die Arducopter Centerplate, bestehend aus zwei GFK-Platten, wiegt nicht mehr als 24g.

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Ikarus03 – Erste Pläne und Entwürfe

Mein Ziel ist es ja, einen Rahmen für einen Quadro- bzw. Hexacopter mit möglichst vielen selbstgedruckten Teilen zu bauen. Als alter Bruchpilot mit überaus hohem Ersatzteilbedarf kann ich mir so mal eben neue Teile ausdrucken.

Doch hat PLA die nötigen Eigenschaften für einen solchen doch recht anspruchsvollen Einsatz? Erste einfache Tests zeigen: Durchaus!

Nun bin ich ja leider recht unbedarft und ein absoluter Laie in Sachen Konstruktion. Schlechte Voraussetzungen. Auf der Suche nach Informationen stieß ich auf so interessante Themen wie Topologieoptimierung und Strukturbionik. Wäre es nicht am besten, den Rahmen möglichst dreidimensional (im Vergleich zu „normalen“ Rahmen aus GFK Platten) zu gestalten und sich möglichst viel von der Natur abzuschauen? Das ist schwieriger als gedacht. Ich habe ehrlich gesagt auch wenig Ahnung, welche Kräfte z.b. auf einen Motorarm einwirken, zumindest fehlen mir Daten, die meine Vorstellungen bestätigen bzw. widerlegen. Da hilft nur eins: Probieren statt studieren!

Erste Entwürfe bestanden aus einer Gitterstruktur. Dieses Konzept habe ich jedoch schnell wieder aufgegeben und mich auf eine möglichst einfache Konstruktion festgelegt. Dies hat mehrere Vorteile: Das Drucken geht um ein vielfaches schneller und unkomplizierter, man benötigt keine nervigen Hilfskonstruktionen, die man nach Fertigstellung des Ausdrucks mühsam entfernen muss, und außerdem sieht ein einfach gehaltenes Objekt (mit vielen waagrechten Oberflächen) vom Druck her einfach besser aus. Und ist vermutlich sogar stabiler. Also ein „einarmiger“, vierkantiger Arm, gefüllt mit einer Gitterstruktur.

Einige der bisherigen Evolutionsstufen.

Der schwarze Arm rechts wird wohl der erste werden, mit dem ich einen Flugversuch starten werde. Er ist mindestens genau so bruchfest wie ein Standard Arducopter Alu-Arm, ein wenig flexibler zwar, aber trotzdem sehr vertrauenserweckend wirkend. Und mit 35g Gewicht auch annehmbar leicht (im Vergleich zu 17g des Arducopter Arms, ohne die Acryl-Motoraufnahme).

So, als nächstes mach‘ ich mich an das zentrale Verbindungsstück.

Was nun, ArduCopter?

Leute, ich brauch erst noch ein wenig Zeit, diesen Tiefschlag zu verdauen. Von daher werd ich das Projekt wohl erst mal ein wenig ruhen lassen. So für ein paar Wochen. Bis mich die Lust wieder packt (erfahrungsgemäß deutlich früher als ein paar Wochen :)…

Rückkehr zum Quadrocopter?

Vom Hexa bin ich ja recht enttäuscht. Dieser ist mir nun schon in zwei Situationen abgeschmiert, die eigentlich durch die vorhandene, ich nenn es mal, Auftriebs-Redundanz hätten abgefangen werden sollen. Außerdem brauch ich die zusätzliche Hubkraft nicht, ich denke, in der derzeitigen Konfiguration auch mit weniger möglicher Nutzlast auskommen zu können.

Verbesserungen?

Ja! Dickere Arme! Die originalen ArduCopter Arme sind mir zu schwächlich, zu teuer als Ersatzteil, außerdem will ich auf keinen Fall wieder diese komische Motorhalterung aus zwei Acrylteilen. Aus diesem Grund hab ich mir ein paar Meter 15x15x2 mm Alu Vierkant-Rohre bestellt. Stabil genug sind diese sicher, ob sie jedoch auch vom Gewicht her aktzeptabel sind, kann ich noch nicht sagen.

Außerdem will ich einen zusätzlichen Schutz für die fragile Elektronik einbauen. Ich denke da an eine Tupperdose. Zusätzlich noch entkoppelt, am besten mit ein paar von diesen Gelwürfeln. Muss wohl mal auf ne Tupperparty oder meiner Freundin heimlich was klauen. 🙂

Auf längere Sicht schwebt mir ein Rahmen aus Carbon vor. Diesen will ich selbst konstruieren und auf der CNC-Fräse eines Freundes schneiden lassen. Aber bevor ich so viel Geld für diesen Werkstoff ausgebe, werd ich wohl erst noch beim schon vorhandenen Rahmen bleiben, zumindest so lange bis der Copter mal ordentlich und über einen längeren Zeitraum hinweg fliegt.

Zu früh gefreut

Erneuter, diesmal ziemlich krasser Rückschlag. Aber seht selbst:

Nach ca. zehn Akkuladungen problemlosen Fluges mal wieder ein Absturz. Die Ursache ist schnell gefunden: Beim ersten Knacken hört man, wie der Aluminiumarm an einer Schraube der Motorhalterung bricht bzw. aufreisst. Der Copter bleibt noch einigermaßen stabil, ich hatte jedoch nicht den Eindruck, ihn noch irgendwie kontrollieren zu können. Aber so genau weiß ich nicht mehr, was ich gemacht habe, es ging alles so schnell.

Doch leider hält die stabile Fluglage nicht lang an, beim zweiten knackenden Geräusch bricht der Motor komplett ab. Und es geht abwärts. Wie ein Stein.

Die so oft genannte erhöhte Flugsicherheit eines Hexacopters (im Vergleich zu einem Quadro) konnte mal wieder nicht bestätigt werden. Theoretische Redundanz hin oder her, bei Verwendung eines ArduPilot zur Lagestabilisierung funktioniert das überhaupt nicht.

Wie gesagt, die Ursache war schnell gefunden. Die im ersten offiziellen ArduCopter Kit verbauten Aluarme sind leider sehr gewichtsoptimiert und daher sehr dünnwandig. Deswegen auch diese Konstruktion der Motorhalterung mit zwei Acrylplatten… Mal wieder was gelernt.

Auch die anderen Arme wurden heftigst in Mitleidenschaft gezogen.

Besagter Arm. Hier sieht man einige Kratzer, vom Propeller des losen Motors reingehauen.

Sonstige Schäden:

  • Da der Copter kopfüber auf einem Baumstumpf aufschlug, hat der die Elektronik schützende Acrylkäfig nicht gehalten, beim Olipan (Sensor-)Board fehlen nun ein paar Bauteile. Keine Ahnung ob ich das reparieren kann.
  • Das auf das Sensor-Board gelötete Magnetometer ist auch im Eimer.
  • Alle Propeller sind natürlich kaputt.
  • Ich glaub einen Motor hat’s auch erwischt, da ist wohl die Welle verbogen.
  • Ein Landegestell mal wieder gebrochen.
  • Sogar die Centerplate, also die Basis der Arme, hat einen Knacks weg.

Ob der APM noch funktioniert, kann ich noch nicht sagen, ich hab mich noch nicht getraut es zu testen.

Aber da die letzten Flüge sehr, sehr erfolgreich verlaufen sind, wird der Copter wieder aufgebaut. Noch geb ich mich nicht geschlagen. Und wer weiß, vielleicht erreicht der Copter doch irgendwann eine gewisse Reife? Ich steh jedenfalls noch voll hinter diesem Projekt!

Ikarus02.1 – Endlich bugfrei?

Die letzten paar Tage waren sehr, sehr befriedigend. Das erste Mal seit langem _kein_ Absturz. Unglaublich, was?

Ikarus ist mittlerweile bei Version 2.1 angekommen:

  • Motoren sind nun direkt an den Armen befestigt – ohne ständig brechende Acrylteile (dafür nun mit verbogenen Armen und durch Vibrationen vermasselte Videos?)
  • Verbindungen zwischen ESCs und Motoren anstatt der Goldkontakte nun sauber verlötet
  • Zweiachsige Kamerahalterung für die GoPro HD
  • Remzibi’s OSD
  • Cloverleaf Antenne (+ SPW und Helix am Empfänger), gebaut von einem User des FPV-Community Forums
  • Software Update auf 2.0.49, inkl. einiger selbstgestrickter Änderungen (v.a. für die aktive Kamerahalterung)
  • Irgendwas war da noch, aber mir fällt’s nicht mehr ein…

Hier ein paar Impressionen:

In voller Pracht.

Oben: GPS Module für den APM und für Remzibi’s OSD. Eine Eben drunter das OSD, darunter dann der APM.

Remzibi’s OSD. Werd mir wohl noch einen besser erreichbaren Schalter (zum Setzen der Home-Position) einbauen.

GPS/GSM Tracker. Sicher ist sicher.

Sonar, neu verkabelt.

Die GoPro HD mit Live-Out.

Und nochmal. Die Halterung stammt von quadframe.com. Tolle Qualität übrigens, sehr empfehlenswert!

Cloverleaf Antenne, nach unten ausgerichtet.

Und ein direkt am Arm befestigter Motor.

Es gibt nichts, …

… das man nicht mit viel Kleber und Panzertape reparieren könnte.