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Un quadricottero basato su Arduino

Quadricottero

Chi non vorrebbe avere un modellino personale di quadricottero radiocomandato, magari dotato di videocamera HD, e stupire gli amici con emozionanti manovre e riprese dall'alto mozzafiato? Questo sogno si può realizzare seguendo le istruzioni di Russell de la Torre, che ci insegna come auto-costruirsi un quadricottero basato su Arduino.

Russell voleva a tutti i costi avere un quadricottero tutto suo, ed essendo un amante del fai-da-te, ben sapeva che le soddisfazioni maggiori le avrebbe avute solo auto-costruendolo, pezzo per pezzo. Certo, esisteva anche la possibilità di acquistare un kit disponibile in commercio, ma Russell preferì comunque seguire la propria strada, una scelta che avrebbe comportato la necessità di spendere molto tempo per reperire tutte le informazioni necessarie. Non voleva però limitarsi a questo, il suo obiettivo era soprattutto quello di mettere a disposizione di tutti il know-how e gli strumenti hardware e software necessari per realizzare autonomamente il progetto; in altre parole, realizzare un vero e proprio progetto open-source. Russell ha avuto successo, ed il progetto è stato pubblicato nel suo blog.

Il risultato è stato un quadricottero basato sulla piattaforma hardware open-source Arduino, battezzato con il nome "Scout UAV". Per la cronaca, ricordiamo che UAV è l'acronimo di Unmanned Aerial Vehicle, cioè un velivolo in grado di operare senza pilota, quindi comandato a distanza. In particolare, il produttore Northrop Grumman ha sviluppato un elicottero UAV denominato MQ-8 Fire Scout, al quale presumibilmente l'autore del progetto si è ispirato. La realizzazione del quadricottero Scout UAV comporta una spesa variabile tra un minomo di circa 300 dollari ed un massimo di quasi 1200 dollari, a seconda del tipo di materiali che si intende impiegare (la spesa complessiva può ulteriormente scendere se si hanno già a disposizione alcuni dei componenti richiesti per il progetto). Russell ha elencato sul suo sito non solo la lista dettagliata dei componenti, ma anche le possibili alternative disponibili sul mercato, con il costo associato. Il progetto del quadricottero, visibile nell'immagine di apertura dell'articolo, è corredato del firmware necessario per programmare Arduino. Al di là delle considerazioni o valutazioni che ognuno può esprimere su questo progetto, ritengo che sia comunque da encomiare il lavoro svolto da Russell, vero interprete della filosofia open-source.

Prima di vedere più in dettaglio gli aspetti tecnici del progetto, godiamoci questi due video girati con lo Scout UAV. Il primo si riferisce al primo volo outdoor del quadricottero, mentre il secondo mostra delle immagini catturate da una on-board camera installata sul velivolo. Quando è stato girato quest'ultimo video, Russell stava ancora testando il comportamento in volo dello Scout "appesantito" dalla presenza della videocamera, che inevitabilmente diminuisce l'agilità del velivolo e rende più critica la stabilità dello stesso.

I sensori

La sensoristica gioca un ruolo fondamentale per la navigazione e l'orientamento del velivolo. Non viene utilizzato un sensore unico, bensì un set di sensori che, cooperando tra di loro, garantiscono il corretto funzionamento dello Scout. Questi sensori includono fondamentalmente giroscopi e accelerometri, ai quali recentemente si sono aggiunti anche i magnetometri, utilizzati per calcolare la direzione di volo. In commercio esistono delle schede specializzate che incorporano tutti questi sensori e forniscono in uscita i valori di velocità, direzione, e forza gravitazionale su assi multipli. Queste schede vengono chiamate IMU (Inertial Measurement Unit), e la scelta di Russell è ricaduta sul modello ArduPilot Mega IMU, uno shield progettato per funzionare con la scheda ArduPilot Mega, visibile nell'immagine seguente.

I motori

Inizialmente è sorto il seguente problema: meglio utilizzare un motore a spazzole oppure un brushless? I motori brushless hanno certamente delle prestazioni superiori, dovute alla mancanza di punti di contatto tra statore e rotore ma, conseguentemente, anche il loro costo è maggiore rispetto ai motori a spazzole. Il vantaggio però è che virtualmente non richiedono alcuna manutenzione, ed hanno una durata maggiore. La scelta è ricaduta perciò su un motore brushless, e più precisamente su un modello outrunner, particolarmente indicato per basso numero di giri ed elevata coppia.

Le eliche

Dopo vari tentativi e test sperimentali, la scelta delle eliche è ricaduta su un modello a 2 pale 8x4. Si noti come, per ragioni di stabilità, sul quadricottero occorre installare una coppia di eliche con orientamento delle pale orario ed una coppia con orientamento antiorario.

La radio

Lo Scout è controllato tramite un radiocomando, con il quale si può variare la velocità e la direzione. Il numero minimo di canali richiesti per controllare un quadricottero è pari a 6: 4 servono per i motori, mentre gli altri 2 servono per commutare tra modo acrobatico e modo stabile, e per abilitare o disabilitare la localizzazione GPS durante il volo. Un numero di canali maggiore di 6 permette ovviamente di controllare altri dispositivi come le luci, la videocamera, o i carrelli. La scheda ArduPilot Mega supporta la comunicazione seriale tra il quadricottero ed un computer. Questa comunicazione viene utilizzata per uploadare il software, modificare i parametri, e per modificare il piano di volo. La scelta è ricaduta su dei moduli XBee 2.4GHz da 1mW.

Il software

Esistono varie community che sviluppano software per la scheda ArduPilot Mega, tra le quali ricordiamo: ArduCopter, ArduPirates e AeroQuad. La scelta dell'autore è ricaduta sul codice di ArduCopter, ben commentato, e più semplice da capire e modificare.

Sul sito di Russell sono infine presenti le istruzioni passo-passo per la costruzione del quadricottero.

Arduino è disponibile da Farnell

 

 

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ritratto di stgrce

altro eli-progetto con arduino

questo è un tri-cottero basato su arduino

http://shrediquette.blogspot.com/

e sembra altrettanto interessante.

ritratto di Paulchen

io conto fino a 6

http://shrediquette.blogspot.com/
http://2.bp.blogspot.com/-IGL6Z3ffhIA/TnczCod3_kI/AAAAAAAAATQ/uuZY23VrlXs/s1600/bolthaken4...
Scusami; io conto 6 eliche e 6 motori percui non é un tricottero.
Ciao Paulchen

ritratto di telegiangi61

Affascinante

Il progetto e' molto affascinante, non so quanto complicato, se ho ben capito la funzione di Arduino e' quella principalmente di interpretare i comandi impartiti da un classico radiocomando al quarzo, sostituendo la funzione dei soliti servomotori, integrando alcuni sensori tipo giroscopi etc. Non e' in realta' un sistema autonomo in grado di volare rispettando un piano di volo? Facendo qualche ricerca ho trovato una cosa simile e simpaticissima. di questi sistemi impressiona l'estrema stabilita' nei movimenti, probabilmente legata proprio al fatto di avere 4 motori che se ben sincronizzati consentono evoluzioni incredibili.

il sistema usa un ATmega 48 e AVR assembly, anche qui sono presenti tutti i dettgali di progetto e il software.

http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=1191843

http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=1143569

http://www.youtube.com/v/2vA7XQkHYeA&hl

 

 

ritratto di giuliolele

Software di controllo

Caspita, davvero interessante! Mi chiedo come viene fatta la stabilizzazione: ho visto che è prevista una procedura di "tuning" e c'è scritto che la stabilizzazione viene fatta attraverso un controllore PID. Mi piacerebbe provare quanto è difficile stabilizzare l'oggetto e come si pilota. A parte la meccanica e l'elettronica per i motori infatti penso che la cosa realmente difficile di un progetto del genere sia proprio realizzare il software di controllo. Sono molto curioso... mi viene sempre voglia di comprare dei kit del genere, ma so che il tempo è sempre troppo poco... magari, approfittando del fatto che il progetto è open-source, almeno darò un'occhiata al codice. Qualcuno si è già fatto un'idea della complessità dell'algoritmo utilizzato?

ritratto di linus

certamente

Certamente è un progetto affascinante, mi è sembrato che di notte possa tranquillamente essere scambiato per un UFO, come i modellini degli elicotteri sono hobby abbastanza costosi, fra l'altro si devono prevedere più pacchi batteria, i cinesi come ogni cosa hanno realizzato dei kit più economici e più semplici da costruire, probabilmente copiando qualcuno.

ritratto di Ciskje

Quadricotteri molto economici

Il mondo dei quadricotteri è ormai in uno stadio avanzato, la piattaforma software Multiwii è molto più stabile, ed oltretutto molto più economica, la versione senza radio costa 223 euro, con tutto compresa la radio 2.4Ghz digitale costa 299 euro.

ritratto di stefanokkk

Salve, esiste un software

Salve, esiste un software opensource che consenta ad un quadricottero di spostarsi lungo un percorso note le coordinate gps di partenza e di arrivo?In caso affermativo quale e'?
Grazie

ritratto di Setdevil

Quadricottero uav

CerTo che c'è ,guarda il progetto arducopter , navigazione automatica con impostazione dei waypoint ....funziona .....

ritratto di Benfa

motori

Stavo guardando un po i pezzi usati per costruire il quadricottero.. la scelta più difficile sono ovviamente i motori.
stavo guardando questo sito: http://www.electrifly.com/motors/gpmg4505.html siccome ho visto che il motore usato dal quadricottero è uno di questi e mi stavo chiedendo cos'è lo sport e il 3D qualcuno me lo sa spiegare? grazie.

ritratto di Emanuele

Aeromodelli 3D

Credo siano parametri che si riferiscono a specifici settori di modellismo.

Nei motori brushless il 3D dovrebbe significare che è specifico per Aeromodelli 3D fino a XX grammi. Sport è sicuramente un parametro simile in quanto viene spresso sempre in g.

Quindi Sport e 3D dovrebbero essere tipi di aeromodelli.

Ci vorrebbe un esperto aeromodellista!

ritratto di alex79

i motori 3d servono per

i motori 3d servono per effettuare il cosidetta acrobazia 3D tra le quali sono previste i tunneaux ad alto grado di attacco, il volo in hovering e a punto fisso dove l'areo rimane appeso all'elica (come un elicottero) e la caduta a foglia morta dove praticamente con il modello quasi fermo si fa una lenta disceda in una situazione di prestallo .
la governabilita dell aereo è mantenuta grazie al flusso dell elica che investe le superfici di controllo .
la acrobazia 3D è una tra le acrobazie piu estreme che si possono fare con i modelli .
mentre i motori sport sono adatti per l'uso non da acrobazia estrema, e per tipi di volo piu tranquilli .

i motori 3d possono avere una diversa ripartizione della coppia .

http://www.youtube.com/watch?v=hPd9JotUNNM&feature=related
questo è un video di acrobazia 3D effettuata con un aeromodello della categoria mini (apertura alare di 1 mt)

ritratto di Ciskje

Costruisco quadricotteri da 5

Costruisco quadricotteri da 5 anni, e posso consigliare tutti i ricambi che ci sono sullo shop (pezzi selezionati da anni di esperienze).

http://www.elenafrancesco.org/shop/

ritratto di Emanuele.Carlini

sei in grado di aiutarmi a

sei in grado di aiutarmi a costruire un drone a 8 eliche? ma esiste un sistema meno macchinoso di usare arduino? io ho trovato questi pezzi ma non so che farmene e vorrei sapere cosa è mglio comprare. in alternativa hai un tuo sito dove poter "rubare" qualche tecnica costruttiva?

 

 

http://www.hobbyhobby.it/contents/it/p458_Ardupilot_mega_kit_completo_di_gps_saldato.html

 

 

 

http://www.hobbyhobby.it/contents/it/p915_Prodotto_909.html

 

 

http://www.hobbyhobby.it/contents/it/p892_DJI_Naza_IOSD_Mini.html

 

 

http://www.hobbyhobby.it/contents/it/p857_DJI_Innovations_NAZA_M_LITE_con_gps.html

 

grazie in anticipo. Emanuele

 

ritratto di Viziosa Brand

ciao ...che costi hanno i quadricotteri creati da soli? vorrei c

ciao ...che costi hanno i quadricotteri creati da soli? vorrei crearne uno ma ho poca esperienza

ritratto di cout daniele

schemi

salve a tutti quelli che leggono.c'è qualcuno che sa dove andare sui siti.

Io vorrei sapere dove si possono trovare dei disegni che ti indicano come assemblare un drone 6/8/motori e la componentistica,sono nuovo in questo mondo

ritratto di Emanuele.Carlini

info

oltre a non esserci le istruzioni passo passo per costruire un drone... è tutto maledettamente scritto in inglese!!

ci sono soluzioni o siti in italiano dove andare a vedere??

 

ritratto di Valy.Ingrasia

idee x un progetto

salve sono un nuovo utente e inesperto di questo affascinante mondo, ma come molti con molta fantasia:

la mia domanda esiste qualche progetto già ideato per radiocomandare automodelli o elimodelli tramite il bluethoot dello smartphone?

o sempre dallo smartphone comandare servocomandi agganciati ...che sò alla portiera di un'auto o al alzavetri??

grazie

 

 

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