PX4 Autopilot high-performance Autopilot-on-Module - the Next Generation ArduCopter

ArduCopter Seite 1
01.07.2013 Eigentlich wollte ich mit dem PX4 Board nichts mehr machen, ich hatte mich zu sehr über die vorhandenen Einschränkungen geärgert. Da das Board aber zum Entsorgen zu schade ist, habe ich es am Wochenende in einen X550 verbaut. Der Einbau und die Verkabelung ist in wenigen Stunden erledigt. Erweiterungen werde ich bei dem kleinen Quadro nicht brauchen. Das Flugverhalten im Vergleich zum APM 2.5 ist im Stabilize und Alt Hold Modus identisch. Im Loitermodus ist es zu unruhig, ich konnte aber auf die Schnelle keine passende Einstellung finden. Compassmot zeigt einen Fehler von 6% mit dem internen Compass an, das ist in Ordnung. Hier lohnt ein externer Compass nicht. So ganz glücklich bin ich mit dem Quadro nicht.

PX4 high-performance Autopilot-on-Module

 

PX4 FMU (Flight Management Unit) + IO-Modul (Input/Output) + PX4FLOW Smart Camera

sorry, discontinued
plischka.at  hexakopter.de  hexrotor.de
MIT UNSEREN MIKROKOPTERN KANN IHRE KAMERA FLIEGEN

Die Zukunft beginnt im Frühling 2013

mit einer 168 MHz / 252 MIPS Cortex-M4F CPU

Das PX4 Board ist die Grundlage für extrem

intelligente MicroCopter

Im Juli 2012 wurden die ersten PX4 Autopilot Systeme an Entwickler ausgeliefert. PX4 ist ein erweiterbares, modulares System, das auf der PX4FMU Flight Management Unit (Autopilot) und einer Reihe von optionalen Interface Modulen aufbaut. Das PX4 Board ist aus dem PIXHAWK Projekt der  ETH Zürich entstanden. Es ist ein Open Source und gleichzeitig auch ein Forschungsprojekt der ETH in Zürich mit der Zielsetzung durch Bildverarbeitung einen automatischen Flugablauf eines Quadrokopters zu realisieren. Dazu gehört zum Beispiel das  Ausweichen von Hindernissen oder die Positionserkennung und einiges mehr. Ende 2012 wurde bekannt, dass die aktuelle ArduCopter Software auf das PX4 portiert werden soll. Ab ArduCopter Version 2.9.2 wird die Software parallel für den ArduPilot Mega und das PX4 entwickelt. Wir warten jetzt auf die erste lauffähige ArduCopter Softwareversion. (Stand Januar 2013)
So sieht die PX4FMU Autopilot Flight Management Unit aus. Das Board ist, verglichen mit anderen FCs recht winzig, hat aber richtig viel Power. Die Eckdaten:  - ARM Cortex-M4F Microcontroller running at 168MHz with DSP and floating-point hardware acceleration.  - 1024KiB of flash memory, 192KiB of RAM.  - MEMS accelerometer and gyro, magnetometer and barometric pressure sensor.  - Boardgewicht  8,1 Gramm
Das sind die Basiskomponenten für einen MicroCopter: Links die PX4 FMU (Flight Management Unit) Rechts das IO-Modul (Input/Output) Modul Unten die PX4FLOW Smart Camera und der Sonarsensor
Natürlich darf das GPS Modul nicht fehlen. Wir nutzen das LEA-6H
Beide Boards werden in Sandwichbauweise auf eine Basisplatte montiert und sind über den Expansionsport miteinander verbunden.
Das vormontierte Sandwich wird auf eine Centerplate hart montiert. Die Centerplate wird über Zellkautschukstreifen mit der darunter liegenden Centerplate verbunden. Somit ist die PX4 FMU schwingungsgedämpft gelagert.
Ein Haufen Kabel. Wie bei allen modernen Platinen Konstruktionen kommen beim PX4 Board nur noch DF-13 Kabel zum Einsatz. Sie sind nicht immer leicht zu beschaffen. Wenn man eine Quelle gefunden hat, sollte man sich mit den Hirose Steckern eindecken. Das selbst Konfektionieren ist eine Fummelei, ich kaufe die Kabel immer fertig.
Die PX4FLOW Smart Camera hat eine native Auflösung von 752×480 Pixel. Sie kalkuliert optical flow im Outdoormodus mit 250 Hz und im Indoormodus (weniger Licht) mit 120 Hz. Sie ist mit einer 168 MHz Cortex M4F CPU und 128 + 64 KB RAM ausgestattet. Sie nutzt den 752×480 MT9V034 Image Sensor und einen L3GD20 16 bit 3D Gyro mit  2000°/s und 780 Hz Update Rate.   Vervollständigt wird sie durch ein 16 mm M12 Objektiv mit IR Filter. Eine Montagemöglichkeit und der Eingang für einen Maxbotix Sonar Sensor sind vorhanden. Bevorzugt wird die HRLV-EZ4 Serie. Ich verwende den MB1242 I2CXL-MaxSonar®-EZ4 I²C Sonarsensor. Es gibt einen USB Bootloader mit Poweroption für Softwareupdates. Außerdem unterstützt  die USB Schnittstelle eine serielle Kommunikation bis zu  921600 Baud für eine Live View Übertragung der Kamera. Connectors: USART2 (J2): Hirose DF13 6 pos USART3 (J1): Hirose DF13 6 pos I2C1 (J3):  Hirose DF13 4 pos USB (J5): Micro USB-B ARM MINI JTAG (J6): 1.25 mm 10pos header
22.03.2013 Der X650 steht in den Startlöchern. Er fliegt zunächst mit dem APM 2.5, Software V.2.9.1-dev und soll als Basis für die PX4 Versuche dienen. Mittlerweile lässt sich die V2.9.1-dev  problemlos über den USB Bootloader flashen. Die volle Unterstützung durch den Mission Planer fehlt noch. Leveln muss man z.B. über CLI. Hier ist der X650 mit Sonar, Heckled und dem ersten brushless Gimbal für die GoPro 3 ausgerüstet.
Mai - Juli 2013 Mittlerweile kommt etwas Ernüchterung auf. Meine persönliche Meinung über das PX4 Board: Auf den ersten Blick haben es die Entwickler richtig gemacht. Ein sehr starker Prozessor und viel RAM sind gute Voraussetzungen. Die Praxis sieht aber nicht so gut aus. Alle externen Komponenten wie Empfänger, Regler, Roll, Nick Pan Servos, Kameraauslöser, Leds, Sonar, OptFlow.. müssen umständlich über DF-13 Stecker verbunden werden. Man kann nicht eben mal ein Servo aufstecken sondern muss sich erst die Belegung der DF-13 Buchsen raus suchen, dann ein passendes Kabel finden und an den Kabelenden eine 2,54 mm Buchse anlöten. Jetzt erst kann man das Servo aufstecken. Das ist äußert unbefriedigend. Leider sind auch die Sensoren, also Gyros, ACC und Compass aussermittig angeordnet. Bei einem Octo fehlen die nötigen Ausgänge zur Ansteuerung eines Gimbal. Man kauft sich einfach zu viele Nachteile und Einschränkungen ein. Ich werde nicht mehr mit dem PX4 Board arbeiten. Ich bleibe zunächst beim Mega 2.5 und werde dann auf ein PIXHAWK umsteigen. Die Kontaktierung über 2,54 mm Stift und Buchsenleisten ist ein absolutes Muss für einen DIY Copter. Eine Alternative hätte die quanton flight control von Taulabs werden können. Hier hat man aber nur die allernötigsten Signale auf Stiftleisten geführt, der Rest wurde einfach weggelassen. Das reicht für einen kleinen Spaßflieger, aber mit etwas Zubehör ist man sofort an der Grenze. Nachtrag: Das VR Brain autopilot system gefällt mir ganz gut, ist allerdings mit einem Preis von ca. 250$ völlig uninteressant. Da es nicht vom Hardware Abstraction Layer unterstützt wird, kann es auch keinen nativen Arducopter Code verwenden, alle Versionen müssen extra von VirtualRobotix angepasst werden. Die einzige vollwertige Alternative (Stand Oktober 2013) ist das PIXHAWK. Zum Ende des Jahres könnten die ersten Linux Boards, (z.B. BeagleBone Black) mit einem APMCopter in die Luft gehen.
Die 4 PWM Ausgänge von der DF13-15 Leiste sind auf 2,54 mm Stiftleisten geführt. Hier kann man dann die vorhandenen Stecker der Regler aufstecken. Alles recht primitiv. Die Funktion “Copter LEDs” wird noch nicht unterstützt. Die Heckled zeigt noch nicht den arming Status an, sondern leuchtet zunächst dauerhaft.
Bemerkenswert ist die lange Flugzeit des X550. Durch das geringe Gesamtgewicht von 810! Gramm kann man je nach LiPo Bestückung zwischen 30 Minuten und 45 Minuten in der Luft bleiben.