3DR IRIS Test Review der 3D Robotics Developer Edition mit PIXHAWK FC

Ein Flugroboter für jedermann oder RTF Avantgarde ?

Ein Bericht von Kai aka gervais
plischka.at  hexakopter.de  hexrotor.de
MIT UNSEREN MIKROKOPTERN KANN IHRE KAMERA FLIEGEN
3D Robotics (3DR), die in Californien beheimatete Schmiede der bekannten APM Flight Controller, hat sich entschlossen, ein RTF (Ready to Fly) Modell auf Basis der brandneuen PIXHAWK Flugsteuerung herauszubringen. Die bisherigen 3DR Flight Controller haben zahlreiche Freunde und das nicht nur aufgrund vieler Funktionen (wie GPS Flug nach Wegepunkten) und günstiger chinesischer Nachbauten, sondern insbesondere wegen einer sehr aktiven Open Source Community, die ständig für Weiterentwicklung und neue Funktionen sorgt. Freilich ist letzteres nicht nur Segen, sondern Fluch zugleich...Anfänger werden sofort ge-und potentiell auch überfordert, nicht nur angesichts zahlreicher Möglichkeiten, sondern auch der daraus folgenden Notwendigkeit geschuldet, sich intensiv einzulesen oder aber zu scheitern. Trotz perfekter Dokumentation und hilfreicher Gemeinde : Plug n Play ist anders. Da der Wettbewerb erfolgreich demonstriert hat, dass es wirtschaftlich sinnvoll ist, ein Kenner und Könner Programm um einen flugfertigen Jedermann Copter zu erweitern, lag es auch für 3DR nahe, sich mit so einem Produkt einer breiteren Käuferschicht zuzuwenden. Konsequenz ist das IRIS Komplettpaket : 3D Robotics liefert seit September zunächst als Developer Edition aus, nicht ohne darauf hinzuweisen, dass diese Erstproduktion nur von erfahrenen Anwendern gekauft werden sollte. Unerfahrene User sollten auf die fertige Consumer Edition warten, in die die Erfahrungen dieses öffentlichen Beta Tests einfließen werden. Freilich haben sich auch blutige Anfänger nicht vom Kauf abhalten lassen, durch manches Erstflug Video und manche Unboxing Story in den Foren lebendig bezeugt. Getreu dem Open Community Motto hat 3D Robotics ohne Rücksicht auf vertriebsseitige Zukunft (Verschreckende Berichte) an jeden verkauft, der 660 / 729 $ (inkl. TX,RX) überweisen konnte. Fairerweise: Der Start ist auch denkbar einfach, denn auch die Developer Edition bringt alles mit, was man zum Fliegen benötigt, inklusive einer Einsteiger Bedienungsanleitung, vorbildlich farbig bebildert. Selbst die Propeller sind endfest verschraubt. (Was man freilich mit dem beiliegenden 8mm Ringschlüssel vorher geprüft hat) FLYSKY Fernsteuerung (ER9X Firmware) mit FRSKY DJT ACCST Modul Rückwärtig gesteckt,fertig gebunden und meldet sich die ER9X nach Einlegen der Batterien (8x AA) und Einschalten mit 3DR Logo im Startbildschirm, dessen Kontrast bei Weitem schlechter ist, als die Abbildung vermuten lässt. Leider keine Frage der Einstellung. Die somit notwendige Hintergrundbeleuchtung ist aber erschwinglich und leicht zu montieren. Beim werksseitig fertig angelegten IRIS Modell (Erfreulich: Mode 2) werden auf der rechten Seite sechs Flugmodi (1x Dreiwege und 1x Umschalter) und auf der linken Seite CH7 Trimm/ WP Schalter sowie CH6 Tuning Poti geboten. Letztere bleiben in der Bedienungsanleitung freilich unerwähnt, ebenso wie Anfänger dort nicht mit Compass /ACC Kalibrierung und COMPASSMOT erschreckt werden. Dafür sind Aufkleber dabei, welche helfen, die Flugmodi korrekt zu schalten. Die Batterie 3s/11,1V 3500mAh 30C findet unter der Heckklappe der IRIS Platz. Gewicht ca. 260g und liegt mit ca.137x43x22mm eher lose (aber schaumstoffgepolstert) im Batteriefach, welches mit ca.153x54x26 mm potentiell auch kompakte 4500mAh Batterien bzw. 4s Typen aufnehmen kann. Die Heckklappe verriegelt sicher über 2 Haken, das Verstauen des zähen und kurzen Kabel mit XT60 Stecker ist aber gewöhnungsbedürftig. Der rote Indikator auf der Oberschale der IRIS ist der beleuchtete Sicherheitstaster, der vor dem Armen betätigt werden muss und mit Dauerlicht READY TO ARM signalisiert Das IMAX B3 Ladegerät (2s/3s) lädt mit 700mA batterieschonend, aber zeitraubend über das Balancer Kabel. Beiliegend 4 verschiedene Netzkabel. Nachdem die Batterie vollständig geladen ist, und man eigentlich sofort starten will, empfiehlt es sich vorher, die Konfiguration der IRIS im Mission Planner , Groundstation und Konfigurationstool via USB oder Telemetrieverbindung anzuschauen. Verbindet man die IRIS über USB oder dem beiliegenden Telemetriemodul mit dem PC, kann man z.B. für den Erstflug. Flight Modes und Schalterzuordnung verändern. Im vorliegenden Beispiel schaltet der Dreiwegeschalter Stabilize, Alt Hold und Loiter und der Umschalter die Funktion Land aus jedem Flugmodus heraus. Die Systematik gewünschter Zuordnung wird am Anfang verwirrend wirken, später aber praktisch, was sinngemäß für fast alle Funktionen dieses kostenlosen Tools gilt. Grundzüge der Mission Planung (Wegepunkte sind bei 3DR abweichend vom Wettbewerb kostenlos) werden in der Bedienungsanleitung erklärt. Die individuelle Einstellung der Parameter ist umfangreich und nicht trivial. Jedoch hat man hier speziell an die IRIS Benutzer gedacht und für diese eine einfache Rückkehr zu den DEFAULT Werten geschaffen (Rot) . Für Erstflüge könnte es sich auch empfehlen, abweichend von diesen Werten z.B. GPS Failsafe (Grün FS_GPS_ENABLE ) abzuschalten, um unerwartete Reaktionen der IRIS bei schlechtem GPS Empfang zu vermeiden. Geschmackssache. Mac und Linux User gibt es den plattformübergreifenden APM Planner 2.0 Telemetriemodule 3DR Radio (Für Europa 433MHz Version) ergänzen das Paket Mit Klettband rückwärtig am Tablett fixiert und das Gegenstück zum Modul der IRIS. In Verbindung mit den Android Apps Andropilot und DroidPlanner wird mit einem OTG fähigem Tablet / Smartphone von Anfang an gelungene mobile Hilfe geboten. Android Anfängerglück : Überraschendes Plug´n Play mit NEXUS 7 und DroidPlanner. Hilft z.B. den GPS Status zu erkennen, da man das bei der Developer Edition mit der unglücklich bodenwärts gerichteten LED nicht kann. Praktischerweise werden GPS 3D Fix, dessen Verlust , Batteriestatus und Flight Mode Änderung nicht nur angezeigt, sondern auch angesagt...Battery 70 percent Ein echter Gewinn, noch bevor man überhaupt an Wegepunkten (Missions) und weitergehende Funktionen denkt, trottelsicher zudem. Die Gummiantenne der IRIS führt übrigens zum dort in der Oberschale montierten Gegenstück (Abb. s.Technik) Ist im Tablet ein GPS Modul verbaut, ist die IRIS prinzipiell FollowMe fähig...sie folgt in diesem Modus dem Tablet. In einem Youtube 3DR Promo Video kann man diese Funktion bewundern. Beim Testmodell wurde diese vorerst nicht erkundet,indes nicht nur mangels Strand und passendem Wetter. Auch funktionsfähige Steuerung über ein Tablet ist keine Zukunftsmusik : Aus Sicht des 3DR Vertriebs sicher ein Must Have (neudeutsch unerlässlich), für konservative Modellflieger vermutlich ein Graus.
Start : Hat man sich eingelesen, alles kontrolliert, die Batterie geladen und angesteckt, erklingt das Trällern der IRIS. Kurze Zeit später erkennt man am rotem Dauerleuchten des Sicherheitstasters und am grünen Blinken der Status LED ( bzw. das Tablet) Betriebsbereitschaft. ARMED. Der Motorenanlauf erfolgt unmittelbar. Wenn diese DEFAULT Einstellung der IRIS (Firmware 3.1 RC4) nicht gefällt, kann man sie im Mission Planner deaktivieren. Erstflug: Da die in einigen Bereichen sehr ausführliche Anleitung (auch Online), die bei aufwändigeren Flugsteuerungen mit kompletter Sensorik durchaus übliche ACC und Kompasskalibrierung mit keinem Wort erwähnt, lag es auf der Hand, es (wider besseren Wissens) ohne diese zu probieren. Indes nicht ohne vorher im Missionplanner zu kontrollieren, ob Kompass und Lage Status den Gegebenheiten entsprechen.. Prima in STABILIZE und ALTHOLD, erstaunlich stabil in LOITER, die grüne LED signalisiert GPS 3Dfix. Seitlich wirkt die IRIS etwas plump. Der Henkel am Bug der IRIS ist die Aufnahme für ein GoPro Gehäuse. Videofreunde werden vermutlich auf ein passendes (bereits angekündigtes) 2 Achs BLDC Gimbal warten. Gut sichtbar, die (zu) kurzen Landebeine, die bereits bei kurzem Gras für einen nassen Bauch sorgen. Freilich austauschbar und daher wird der Zubehörmarkt zeitnah für Alternativen sorgen. Die Test IRIS bot in den getesteten Modi erstaunlich überraschungsfreies Flugvergnügen out of the box, freilich für ACRO Fans sicher zu zahm. Im IRIS DEFAULT werden ruhige Flieger bedient. Sportfans werden an den Parametern schrauben. Stromverbrauch: Hängt natürlich primär von Gewicht, Pilot und Einsatz ab. In Ruhe (DISARMED) werden mit 3s Batterie ca. 200mA aufgenommen. Nach 10 Minuten LOITER (bei 5-6m/s Wind / 2°C, lt. Telemetrie11- 14A Flugstrom) mussten ca. 2000mAh (lt. Graupner ULTRAMAT) nachgeladen werden.Testgewicht : 1290g inkl. Batterie. Abweichend DJI 1038 statt Serie APC 1047 Propeller. (Wegen Verarbeitungsmängeln nur für einen Flug verwendet) Abmessungen und weitere Technik Alle Angaben sind in etwa zu verstehen. Abstände Achse/Achse. Die IRIS besteht aus zwei Centerplates an der die Arme auswechselbar mit Edelstahl INBUS Schrauben fixiert sind. Die Bauart (nicht die Form) ähnelt der der F450 Frames. Zwischen den Centerplates sitzt die Batterie und unterhalb der unteren: 4 Fach ESC inklusive Verteilung und Powermodul (Stromversorgung und ATTO Sensor) Logischer, übersichtlicher Aufbau, kompassfern montiert: Motorzuleitungen leicht zugänglich 18AWG, 200°C Auf dem Kühlkörper der 4x20A ESC Kombi (SimonK) ein Signalgeber, der verschiedene Betriebszustände mit Trällermelodien hörbar macht. Soundbeispiele finden sich auf den 3D Robotics Seiten. Das Board / Summer wird bei langem Gras durch die Belüftungsschlitze potentiell befeuchtet (kurze Landebeine) Fehlt bei der Developer Edition : Zugentlastung für das Batteriekabel.(Weiß) Vor dem Quadro ESC potentiell Platz für flache FPV TX. Das Herzstück der IRIS : PIXHAWK Flight Controller Der neue Autonomie Alleskönner mit integriertem Data Logging (das hier nicht weiter besprochen wird) ist eine Gemeinschafts Entwicklung mit der ETH Zürich.Der PIXHAWK ist auf der oberen Centerplate vibrationsmindernd auf Schaumstreifen montiert, klar beschriftet und wird mit DF13 Steckern beschickt. Indes : Man traut sich nicht, diese stramm sitzenden Verbindungen lediglich fürs Bild zu trennen. Output zu den ESC und SUM Kabel für den RX sind freilich mit konventioneller Stiftleiste bestückt. Ferner zu sehen: I2C Verteiler und das man beim Zusammenbau mit der sehr passend sitzenden Oberschale darauf achten muss, die filigranen Leitungen nicht einzuklemmen. (Grün) Oberschale, Abdeckung der oberen Centerplate mit PIXHAWK Controller Angenehm simpel mit drei Schrauben fixiert. Im Bild auf der linken Seite, das 3DR LEA 6H Kompass / GPS Modul (Rot), welches FPV freundlich einen SAW Filter sowie passenden LNA bietet. In einem (nicht wissenschaftlichen) Vergleich mit einem günstigen NEO Modul (u- center) wurde zwar keine höhere Genauigkeit im Mittel, aber schnellerer Fix und späterer Signalabriss geboten. Unten rechts der Fr SKY D4R-II Empfänger (Türkis), welcher seitlich, gegenüber dem Telemetriemodul (Gelb) mit Klettband fixiert wird. Motoren : AC2830-358 ( 850Kv,62G 135W ,1095g an 3s) ist ein alter Bekannter, Bestandteil anderer 3DR Kits und auch hierzulande ebenso günstig wie dazugehörige Ersatzteile erhältlich.(z.B. lipoly.de) Dank 16/19mm Lochabstand mit 2 Schrauben Fixierung (auf 19mm) kein Off Standard und daher auch mit anderen Modellen leicht zu auszutauschen. Die Demontage ist sehr einfach und wird im IRIS Wiki bebildert beschrieben. Nach Demontage der Landebeine werden zwei INBUS Schrauben gelöst und die Motorenkabel neu verlötet. Farbliche Kennzeichnung erspart lästiges Ermitteln der Drehrichtung. Die am Testmodell montierten Motoren waren erfreulich laufruhig, die Tiger können im Regal verbleiben . Kontrastiv dazu die Qualität der APC 10x4.7 Slow Flyer Propeller. Eigentlich in Foren gelobt, umso enttäuschender diese Exemplare. Schon bei flüchtiger Betrachtung fallen Fehler im Spritzguss auf, die Nase auf der rechten Seite des abgebildeten Propellers (Grün) ist kein Fehler, der der Bildbearbeitung geschuldet ist. Beim Wuchten fiel zudem starkes einseitiges Übergewicht auf. Spraydose langt hier nicht. Da die Motoren aber 5mm Achsen bieten, ist Ersatz schnell zur Hand. Anspruchsvolle werden zu sofort zu Graupner greifen, für den Test genügten (die zwar nicht perfekten aber im Finish sehr guten und nahezu unzerstörbaren) DJI 1038, die dank der APC Einsätze auch leicht zu montieren sind. Freilich mit 7,5mm starkem Center (APC 6,1mm) nur mit schmaler Unterlegscheibe, bzw. ohne diese zu montieren. Anzumerken ist, dass dies durchaus eine Ausnahme sein kann. Da man aber für weniger Geld bekannte Qualität bekommt (z.B. Flyduino), bleibt es bei der APC Erstbestückung fürs Album. Fazit: Mit der IRIS ist 3D Robotics zweifelsohne ein großer Wurf gelungen: Ein in der Zukunft fast Alles Könner der im Test bereits in der Developer Edition überraschungsfreies Flugvergnügen bot. (Was man kaum glauben kann) Dennoch ist die IRIS eher RTF Avantgarde denn Volkscopter. Mit den Möglichkeiten steigt systembedingt die Komplexität und der Kreis derer, die damit umgehen können und wollen, verkleinert sich analog dazu.Es ist daher kaum zu erwarten, dass User, die es nicht einmal schaffen, banale Gain Werte bei einem DJI Phantom einzustellen bzw. den Sinn von Kompasskalibrierungen zu verstehen, viel Freude an diesem Flugroboter haben werden. Denn : Trotz augenscheinlich simpler Bedienung muss man lesen, lesen, lesen und verstehen, will man mehr damit veranstalten, als fischäugige Videos in der Kreisbahn aufzunehmen. Es ist auch eher nicht zu erwarten, dass der 3D- Robotics Vertrieb in der Lage ist oder ein Interesse daran hat, zeitnah ausführliche deutsche Dokumentation zu bieten, was die Handhabung und Nutzung weitergehender Möglichkeiten für anglophobes Publikum zusätzlich erschwert. Auch Google Übersetzung führt im Speziellen eher in die Irre. Erfreut werden aber (von simplen Produkten gelangweilt unterforderte) Modellflieger ohne Eigenbau Ambitionen die IRIS mit PIXHAWK erfahren bzw. erfliegen und sicher das Ende proprietärer Langeweile im RTF Segment begrüßen. Ein kompaktes Wunderwerk (Ok, etwas übertrieben ;-)), stabil gebaut und im Prinzip flugfertig, verspricht hier Zukunft . Freilich ist diese nicht zwangsläufig dauerhaft überraschungsfrei. Anmerkung: Wie eingangs erwähnt, handelt es hier sich um die Betrachtung einer Vorserie. Es ist durchaus möglich, dass das Consumer Paket ausführungs- und ausstattungsseitig abweicht. So werden z.B. die PIXHAWK Controller durch eine neue Revision ersetzt und es werden sich Gehäusedetails ändern. Vorstehende Betrachtung beschreibt lediglich die persönliche Sicht des Autors . Fehlerfreiheit und Vollständigkeit werden nicht geboten. Es wird empfohlen, sich ausführlich bei 3D Robotics, im IRIS Wiki sowie in den Foren zu informieren. Wie immer dürfen sämtliche Bilder und Textpassagen kopiert und auch an anderer Stelle für private Zwecke verwendet werden. Die Nutzung für Auktionshäuser ist aber untersagt. Bezugsquellen: Zwar hat der 3DR Robotics Store no longer available für die Developer Edition verkündet, dabei aber (absichtlich boshaft ?) vergessen, dass Händler wie unmannedtechshop.co.uk durchaus noch Exemplare im Lager haben, zudem 3- 4 Tage Lieferzeit versprechen und zusichern, ihrer frühen IRIS Kundschaft den PIXHAWK Controller der Rev. 2.3 kostenfrei gegen ein aktuelles Modell auszutauschen. Sicher gibt es noch einige andere Bezugsquellen, indes taucht die IRIS bei deutschen Shops bislang nicht auf.