17. května 2018

Stavíme drona - díl první, dilema volby.


Postupně během cca. roku ve mne uzrála kombinovaná touha podívat se na svět z ptačího pohledu a současně si uspokojit potřebu bastlení. Probral jsem to s dětmi a společně jsme zadali do vyhledávače něco jako: DYI FPV Drone.

Vypadl na nás mnoho krásných návodů, Třeba tenhle: http://www.instructables.com/id/How-ToLong-Range-FPV-Quadcopter/. Hned jsme se viděli, jak létáme s brýlemi nad poli a loukami. Už už jsem chtěl kupovat součástky. Ale chyba lávky. Během několika málo týdnů zkoumání jsem zjistil, že to není tak jednoduché a vyžaduje to hodně plánování. Jinak si sice postavíte něco co poletí, ale k uspokojení to bude mít daleko.

Tento díl zhruba zmapuje rozhodovací cestu, kterou jsem prošel. Je to určeno pro někoho, kdo - stejně jako já ještě před měsícem - neví o dronech skoro nic. Nezná pojmy ESC, BetaFlight, PPM atd. Ty vysvětlím v dalších částech. Pokud se sem podívá zkušený RC modelář, prosím o shovívavost a uvítám jakékoliv upřesnění.

Tento díl slouží jako utřídění si myšlenek, k čemu drona chceme. A v dalším díle se podíváme na hlavní komponenty a toho jak fungují.

Předpoklady co jsem měl na začátku

Chci drona s přenosem obrazu na zem umožňující let na tzv. FirstPersonView (FPV). Umím trochu bastlit, dobře programovat a vůbec nic nevím o ekosystému součástek celého RC létání. Jsem ochoten do toho investovat cca. 15 - 20tisíc.

Chci to jako hobby, ale kdyby to umělo pěkné fotky nebudu se zlobit.

Jaké jsou možnosti

První otázka je k čemu dron bude. Existují dvě základní velmi o tři odlišné typy, na které můžete najít návody:
  • Závodní drony - jsou to malé a obratné potvůrky, které létají docela rychle. Nemají zásadní dolet ani výdrž baterií. Létáte pár minut pár set metrů kolem sebe. Postavíte je docela snadno a nejvíce legrace si užijete při učení se jejich ovládání a adrenalinu z letu. Nejvíc se vyvztekáte při ladění nastavení reakce na ovládací pokyny. 
  • Foto drony - jsou stavěny k poklidnému letu a vyhlídkám. Umí natáčet krásné stabilizované video. Umí doletět docela daleko (kilometr a víc) a chvíli tam na místě zůstat. Mají různé asistenty, kdy se umí pomocí GPS vrátit, sami přistát atd. Jsou typicky větší, pomalejší a těžko s nimi  uděláte loping. Nejvíce radosti zažijete z nezvyklých pohledů na krajinu kolem sebe a nejvíce problémů při ladění jejich letového dosahu a stabilizace obrazu.
  • Bastl drony - jsou stavěny jen pro samotné stavění. Na internetu je spousta videí, třeba https://www.youtube.com/watch?v=0lVIZMs8UD8. Rám uděláte samodomo, vezmete levné součástky a ono to letí. Ale víc od toho nečekejte. Z dalšího uvažování je vynechám, chci si postavit něco co pak budu používat. 

Kde je ten rozdíl?

Nejlépe jej pochopíme z videí. I race dron natočí pěkné video, když na něj dáte HD kameru. Ale je žánrově úplně jiné než co pořídí foto dron. Dovolím si dva příklady:

Krásná ukázka letu s mini race dronem s HD kamerou je toto:


A oproti tomu klasická ukázka letu a videa foto drona. Konkrétně populární stavebnice na TBS Discovery



Rozdíl je na první pohled patrný. S race dronem prostě nenatočíte záběr, kdy dron stojí ve vzduchu a něco z jednoho místa snímá šikmo pod sebou. S foto dronem zase neuděláte dramatické střemhlavé  nálety a průlety.

Zásadní rozdíl je i v řízení. Race dron spoléhá na um pilota a přesně a rychle přenáší povely z RC ovladače na motory. Foto dron bere pokyny od ovladače spíše jako vyjádřenou vůli pilota a používá různé asistenty.

Abych toto ilustroval představme si tuto situaci: jsme venku, fouká a my a posadíme drona 3 metry vysoko. Pustíme ovladač. Co se stane?
  • Dobře postavený race dron bude vítr snášet a bude asi trochu stoupat nebo klesat. Puštěný ovladač totiž znamená pokyn "všechny motory na stejný výkon". Takže dron stojí "vůči vzduchu".
  • Dobře postavený foto dron ale zapojí asistenty. Protože puštěný ovladač znamená pokyn "nechci abys nikam letěl, chci filmovat z toho místa, kde jsi." Tedy si bude zjišťovat přes GPS a akcelerometry zda se nehýbe do stran. Přes barometr zda neklesá. Komerční drony jako DJI Mavic to pak mají dotažené pomocí dalších senzorů tak, že se fakt nehrnou i v silném větru.
Race dron je tedy jako motokára. Reakce pilota je okamžitě přenesena na stroj a ten má okamžitou odezvu na pokyny. Foto dron je pak moderním autem, které především dbá o bezpečnost a pokyn řidiče raději ještě konzultuje s asistenčními systémy. Třeba ten Mavic AIR sám obletí překážku.

Tedy rozhodněte se: létat jako vlaštovka nebo jako orel? Chcete si zajezdit v motokáře nebo cestovat daleko v pohodlném rodinném autě?

Po prostudování zdrojů jsem dospěl - s velkým přispěním odborníků z fóra www.rcmania.cz k poznání, že tohle si prostě musím rozmyslet a nesnažit se stavět kočkopsa.

(ilustrativní kočkopes)

Co tedy stavět?

A teď se vrátím na začátek - prohlédli jste si ten návod z instructables? Tak to je právě typický kočkopes. Rám na foto drona. Flight deska na závodní dron, navíc zastaralá. Motory a spol. tak napůl. Pokud bych se toho držel postavím velkého a docela omezeného fotodrona. Buďto jej zahodím a nebo se vydám na cestu upgrade. Závěs, další senzory, antény pro long range, ....

Vrátím se ještě k té analogii motokáry a moderního auta. Ona platí i pro stavbu. Race dron je jednodušší a lze postavit doma špičkový stroj. Naopak je to žádoucí, protože pak víte jak funguje a je vyladěný na vás. Cena je rozumná, můžete různě optimalizovat komponenty.

Naopak postavit foto drona, který se vyrovná komerční produkci DJI pravděpodobně nezvládnete. A pokud ano bude cena a náklady úplně mimo. To co mají hotové z hlediska stabilizace, přenosu obrazu, autonomního létání a celého ekosystému je prostě mimo. Rodinné auto si dneska nikdo v garáži nestaví. Motokáry ano. 

Například úplně samotnou magií je dosah. Podívejte se pozorně na to video TBS discovery drona. Vidíte co ti kluci mají kolem sebe za antény na stativech a další harampádí? A pravděpodobně to nedosahuje parametrů mrňavého ovladače DJI Mavic Pro, se který běžně doletíte 4km daleko při HD přenosu videa.

Pokud tedy foto drona nechcete vysloveně pro ten pocit stavby a ladění, raději kupte hotového. I s omezeními, které to má.

Jak jsem se tedy rozhodl dále? Zatím nijak. Tento článek jsem psal právě proto abych si utřídil myšlenky. Zatím se kloním ke stavbě malého race drona s HD kamerkou a na focení si koupím DJI Mavic Air. Ale ještě to nechám chvíli zrát.

Jakmile uzraji, přidám další díl tentokrát o tom z čeho se dron skládá a jak tyto komponenty vybrat. Aktuálně pronikám do problematiky flight controlerů a souvisejícího SW.

Legislativní poznámka

V rozhodování vezměte v úvahu i legislativu. Pokud chcete létat v Čechách/EU, tak se vás týkají dosti přísné regulace:
  • Nesmíte nikomu ublížit a nic poškodit, což řeší UCC regulace. Nesmíte létat nad lidmi, stavbami a pochopitelně v okolí letišť, v národních parcích atd. Mimo jiné nesmíte létat bez přímé viditelnosti na drona a let čistě na FPV brýle je tedy nelegální.
  • Nesmíte narušit nikomu soukromí.
  • Nesmíte rušit rádiové signály. je dobré si uvědomit, že FPV je v tomto problematický, protože řešíte jak přenos řízení na drona, tak videa zpět. Zejména v oblasti fotodronů se řeší long range přenos signálu signálu. Lidé se na fórech chlubí dolety v řádu kilometrů. Zhusta je to ale cenou použití zakázaných kmitočtů či výkonů vysílačů.
Zjevně česká legislativa (opět) zaspala za technikou a tedy je třeba v případě FPV létání aplikovat zdravý rozum. Pokud budete na brýle létat na louce, kde nikdo není, je to asi v pohodě. Stejně jako pokud s vychytaným dronem od DJI poletím kilometr daleko se zapnutými asistenty. Ale musím si být stále vědom rizika a chovat se velmi opatrně. Letící/padající dron může opravdu ublížit. Kdo nevěří, nechť se vší silou uhodí li-po baterií do hlavy. Dron je těžší a letí rychleji. Váží tak typicky 500 - 1000 gramů. Co se stane, když spadne z půl kilometru na auto či střechu? A to nemluvím o nehezkých vlastnostech li-po baterií, které v případě mechanického poškození mohou explodovat či založit požár. 

Mnohem horší je to s rádiem. Nedokážete odhadnout riziko a nemůžete tedy použít zdravý rozum. Pokud zarušíte nějaké pásmo, kde nemáte co dělat můžete způsobit škodu aniž o tom víte. Navíc vystavujete riziku i svůj stroj. Nevíte kdy někdo v okolí spustí z nějakého důvodu vysílač s násobně vyšším výkonem a ono vám to spadne z oblohy. Což se může stát velmi snadno, pokud třeba použijete frekvence určené pro radioamatéry. Vy máte vysílač s výkonem stovek mW a vedle ve vesnici je amatér s licencí a vysílačem o několik řádu výkonnějším. Je tu i riziko postihu. Radioamatéři vás rádi zaměří a udají. A mají na to právo. Sankce mohou být velmi vysoké.

Používat hustě zalidněné Evropě nelegální výkony a frekvence je prostě dost špatně. Postavit si tedy přenos na základě videa od někoho kdo s tím létá v pustinách někde uprostřed USA tedy nedoporučuji.

Shrnuto - zákaz FPV si asi dovolím s velkou opatrností obcházet. V oblasti frekvencí se budu držet v intencích norem. S dobrými anténami se i tak dá dosáhnout slušných výsledků.

Dobré zdroje informací

Během studia jsme narazil na desítky zdrojů informací a videí. Dva bych ale vypíchl díky jejich komplexnosti a kvalitě:
  • http://www.rcmania.cz  - české fórum s velmi dobrou komunitou. Odhodlal jsem se položit amatérský dotaz dostal jsem suprovou odezvu. Trochu jsem čekal flame typu bike forum, kde je jakýkoliv dotaz pro nováčka peklem. Ale zde jsem byl mile překvapen ochotou a věcností. Palec nahoru pro české modeláře.
  • https://oscarliang.com/fpv-guide/ - vynikající a komplexní průvodce, který vše vysvětluje polopaticky.

1 komentář:

  1. Doplnim dva odkazy :

    Ceska skupina pro racing coptery : https://www.facebook.com/groups/305477529652480/about/

    Mezinarodni skupina pro custom coptery (vetsinou spis na foceni) : https://www.facebook.com/groups/1517079758605786/about/

    OdpovědětVymazat