Hexacopter

TODO : Rajouter les dernières vidéos

Présentation

L'objectif du projet Hexacopter est de designer un hexacopter (vous ne vous en doutiez pas) avec une structure en plastique RepRap'ed.

Pour plus d'infos sur ce projet, contacter iXce

Une version 2.0 est née et en cours de réglage. Contacter Baltazar pour ce projet. Cette version est décrite plus bas dans la page. L'entièreté de l'électronique reste cependant la même que dans la première version. .

Discussion

Todo

  • Tester l'altimètre (activer le mode stable en permanence et mettre l'alti sur le switch)
  • Ajouter un buzzer pour prévenir de l'état de la batterie
  • Ajouter une sécurité pour qu'en cas de panne de batterie l'hexa se pose doucement ? (je crois que c'est possible dans la config)
  • Réparer la 2ème antenne du récepteur radio qui a visiblement était arrachée at some point :/
  • Protéger l'élec
  • Router proprement les fils de la batterie
  • Trouver comment bien arrimer la batterie de manière durable, avec changement possible de taille de batterie (velcroc sur le dessus + velcroc bande autour pour emballer)
  • Normaliser les connecteurs des batteries pour pouvoir utiliser les 2 batteries de 5000mAh
  • Ajout d'un sonar ou d'un px4flow, développement d'un mode de contrôle absolu. Apparemment le px4flow serait pas si fou fou que ça… http://diydrones.ning.com/profiles/blogs/px4flow-microquad-adventure
  • Test du GPS
  • Tester le module bluetooth pour config à distance
  • FPV ?!
  • Pourquoi l'hexa drift ?

Historique

  • 30 octobre 2013 : nouveaux vols, le bras qui avait cassé a recassé, ça a l'air plus sérieux (cyanoacrylate ou epoxy n'ont rien fait). Il faudrait tenter avec de l'acétone injectée à la seringue.
  • 21-22 octobre 2013 : nouveaux vols
  • 19 octobre 2013 :
    • Changement des ESC pour de nouveaux ESC made in HK:
    • Ajout de convertisseurs femelle-femelle pour l'alim des ESC
    • Ajout d'un connecteur pour que l'élec puisse mesurer l'état de la batterie ; config du firmware correspondante
    • Config de MultiWii 2.2, petit problème de build dont la solution est ici: MultiWii.ino:67:21: error: variable or field ‘SerialGpsPrint’ declared void
    • Infos importantes: mettre le MINTHROTTLE à 1060 ou 1100, et la manette sur “Hi range”
    • Configurer le mode ANGLE sur le HIGH de aux1, et mettre le switch de droite (au dessus de trainer) sur 0 pour utiliser l'accéléromètre
    • Test de vol passé avec brio ! Il a super bien volé ! Qualitativement beaucoup beaucoup plus stable que y'a 2 ans ! Vive la FreeIMU
    • Objectifs suivants:
      • Ajouter un buzzer pour prévenir de l'état de la batterie
      • Ajouter une sécurité pour qu'en cas de panne de batterie l'hexa se pose doucement ? (je crois que c'est possible dans la config)
      • Réparer la 2ème antenne du récepteur radio qui a visiblement était arraché at some point :/
      • Protéger l'élec
      • Router proprement les fils de la batterie
      • Trouver comment bien arrimer la batterie de manière durable, avec changement possible de taille de batterie (velcroc sur le dessus + velcroc bande autour pour emballer)
      • Normaliser les connecteurs des batteries pour pouvoir utiliser les 2 batteries de 5000mAh
      • Ajout d'un sonar ou d'un px4flow, développement d'un mode de contrôle absolu. Apparemment le px4flow serait pas si fou fou que ça… http://diydrones.ning.com/profiles/blogs/px4flow-microquad-adventure
      • Test du GPS
      • Ramener le module bluetooth pour config à distance ^^
      • FPV ?!
  • 5 octobre 2013 :
    • réparation des bras cassés à l'acétone + gaffer-like
    • réinstallation de l'élec avec le FreeIMU
    • résolution d'un problème de soudure sur le FreeIMU
    • redécouverte des problèmes de range (pour référence: réduction de MINCHECK/MAXCHECK à 1150/1850 dans MultiWii) de la manette
    • redécouverte que les ESC sont de la merde en barre qui se contrôle en PWM à 50Hz (période de 20ms, comme un servomoteur) alors que MultiWii veut faire du 490Hz, voire 400 au pire, fail du patching de MultiWii 2.2 pour commander en 50Hz (ou alors était-ce le mincommand ? je ne sais), revert en 2.0 où on a déjà codé un patch qui marche
    • 4 moteurs marchent… puis 1 ESC grille… puis 5 moteurs fonctionnels ! Damnit !
    • commande de 7 AfroESC 20amp + 1 programmeur pour remplacer tous les ESC par quelque chose de moins merdique et mieux conçu (designed par timecop & SimonK pour les multicopter, marche tiptop en 490Hz et hyper réactif)
  • 3 juin 2012 : nouveaux vols, mais un des bras a cassé :/ va falloir reprint !
  • 1 juin 2012 : il a volé. Vraiment. Haut. Bon après, destruction d'un axe de moteur, quasi destruction d'un second, va falloir remplacer ça, et acheter des hélices de rechange.
  • 31 mai 2012 #2 : ajout de supports en mousse puis… first flights !! quelques problèmes très nets de contrôle, mais l'hexa a quitté le sol et y est revenu sans trop de dégats. Premiers correctif software (l'accéléromètre était visiblement mal orienté). L'accéléromètre a cependant l'air mal calibré. Difficultés pour trouver un terrain plat. Il faut par ailleurs sans doute le “trimmer”, calibrer ne suffit peut être pas … Ajout d'un lien vers la Cheat Sheet MultiWii (utile !).
  • 31 mai 2012 : ajout de pieds de fortune (à l'aide de balles anti-stress découpées en deux), petite session serre fils afin de nettoyer le cablages, ajout de rubans de LEDs pour faire kikoo
  • 30 mai 2012 #2 : test global de la motorisation : it works™ cependant, tous les ESC ne démarrent pas tous à chaque fois, il faut parfois tout couper & relancer pour qu'ils s'arment tous nicely
  • 30 mai 2012 : réparation des fils d'alimentation cassés, test unitaire de chaque couple ESC/moteur séparé, bidouille avec le module bluetooth (changement du nom de l'AP, branchement correct, utilisation avec les applis android), installation d'un nouveau moteur/esc en remplacement du dernier mort, réglage des hélices/phases pour que tout le monde tourne dans le bon sens, charge de la batterie
  • 28 mai 2012 : résolution du problème “les ESC ne s'arment pas” : visiblement nos ESC sont merdiques et n'acceptent que du PWM sur 50Hz, et pas plus (MultiWii est en 488Hz par défaut)
  • 26 mai 2012 : résolution du problème “l'élec déconne sur batterie et pas sur usb” : visiblement, il fallait quelques pullups supplémentaires pour l'i2c quand alimenté par l'UBEC (qui donne du 5.2V) alors que ça marchait sans en 5V sur USB…
  • 3 mai 2012 : achat de 3 moteurs de rechange, fuck that shit
  • 11 avril 2012 : what the hell ! grillage d'un nouveau moteur :(:(
  • 10 avril 2012 : installation de l'UBEC ; remplacement du moteur et de l'ESC ; joujou avec la télécommande (le firmware reçoit maintenant avec succès les ordres de la télécommande) ; assemblage (serre fils…)
  • 6 avril 2012 : réception du moteur EFLM1205 de rechange
  • 5 avril 2012 : rachat d'un ESC, soudure des fils du receiver, installation du receiver
  • 4 avril 2012 : dernières touches (installation de l'élec, dernières soudures), grillage d'un ESC… Monde de merde.
  • 3 avril 2012 : achat d'une télécommande (une Spektrum DX5e, le kit contient aussi émetteur et récepteur) et de fils AWG18, soudure et sertissage des fils d'alimentation des ESC, soudure des fils d'alimentation batterie du côté de la board (sadly il manque un connecteur pour faire l'autre côté :/), charge de la batterie
  • 2 avril 2012 : perçage et assemblage du nouveau morceau
  • 30 mars 2012 : achat d'un nouveau moteur (un Park 370 Outrunner EFLM1200, sadly pas le même mais ça devrait être jouable) ; assemblage mécanique, impression d'un nouveau morceau (y'en avait un vraiment trop pourri), installation des ESC
  • 29 mars 2012 : impression de ce qui reste (à part les pieds), postprocessing, test moteurs : grillage d'un des 6 moteurs :(
  • 28 mars 2012 : impression du centre et de deux des 6 bras
  • 27 mars 2012 : design du bras, des pieds et du centre
  • 23 mars 2012 : on a reçu l'électronique (Flyduino, Flydusense, Flydubution) ! soudures et tests en cours
  • 18 mars 2012 : premier test d'assemblage structure/moteur : deux des morceaux sont à refaire. Réflexion sur le design des bras et du centre
  • 16 mars 2012 : commande de l'élec nécessaire
  • mars 2012 : on y croyait plus, mais si : relancement du projet ; nouvelle version de la structure pour être imprimable sur un plateau 19×19 ; impression en cours
  • juin 2011 : impression des pièces jusqu'à panne de Reprap (thermistance O.o)
  • 10 juin 2011 : tests des accéléromètres
  • 9 juin 2011 : construction d'un nouveau heated bed pour la RepRap, dépendance indispensable avant de pouvoir imprimer les éléments de 21cm de diamètre de l'hexacopter, démontage d'un Nunchuck Wii pour récupérer ses accéléromètres, assemblage avec le Wii Motion Plus
  • 8 juin 2011 : achat de nouvelles hélices et des connecteurs manquants ; démontage d'un Wii Motion Plus (pour les gyroscopes) et tests de l'interfaçage avec l'Arduino ; achat de MOSFETs pour la conversion 3.3V ⇔ 5V pour le WMP ; suite du design 3D, test des moteurs avec hélices : ça tue !
  • 7 juin 2011 : premiers pas du projet : achat des moteurs et contrôleurs chez Euro Model ; début du design 3D du châssis ; soudage d'une partie des connecteurs ; test des contrôleurs et des moteurs

Matériel

Électronique

  • 1 Arduino Duemilanove
  • 1 Arduino Mini or so
  • 1 Flyduino et breakout boards associées pour capteurs & alimentation
  • des gros fils (awg10 et awg12)
  • 1 BeagleBoard
  • 6 contrôleurs de moteurs brushless Parkzone PKZ4117
  • 1 Wii Motion Plus démonté (gyroscope 3 axes)
  • 1 BMA020 (accéléromètre 3 axes)
  • 1 Nunchuck démonté (accéléromètre 3 axes qui craint)
  • 1 chip GPS
  • 1 chip bluetooth qui apparemment serait plug&play

Mécanique

  • 6 moteurs brushless Park 370 EFLM1205, 1 de rechange, deux EFLM1200
  • 6 hélices 7“ (dans le même sens, fail)
  • 8 hélices 8” (4 dans chaque sens)
  • 8 autres hélices 8“ (4 dans chaque sens, deux couleurs :p)
  • des cones de rechange (4 si je ne m'abuse)

Alimentation

  • 1 chargeur de batteries NiMH/LiPo/LiFe ePower X10
  • 1 pack de batteries LiPo 3S 4100mAh Pack LiPo 11,1V 4100 mah (3S 20C)

Logiciel

Pour l'instant on va essayer avec MultiWii, si ça marche pas on fera un truc home made Mode d'opération/branchements actuels des ESC :

hex6_mega.jpg

Les vidéos

Références

Version 2.0

À la suite de nombreux (très nombreux ?) essais et expérimentations en vol, l'hexacoptère a pris peu à peu cher, et son état actuel ne le rend plus très intéressant.

Outre les quelques soudures qui ont sauté, probablement au niveau de l'accéléromètre, de très nombreuses pièces ont elles-même cassé, dont des supports moteurs, et de nombreuses fixations de la partie centrale. J'ai donc décidé de créer une nouvelle version de l'hexacopète, sur un nouveau design, qui espérons-le tienne un peu plus longtemps.

La précision de la Reprap actuelle (i3-Prusa) étant semble-t-il supérieure à celle utilisée pour imprimer le premier hexa, je m'attend à un résultat satisfaisant.

La totalité de l'hexacoptère sera publié sous peu sur Thingiverse. Contacter directement Baltazar, laurent.dardelet@ens.fr pour récupérer les fichiers SLDPRT.

Modifications Majeures

  • L'Hexacoptère V1 est basé sur un bloc plat et solide, d'où une rigidité extrême. Cette rigidité a selon moi été la cause de la plupart des fractures qu'il a subi, toutes les collisions étant cassante, et très peu élastiques. J'ai donc basé le nouveau design sur des formes fines, déformables (espérons le), en minimisant les accroches pour gagner en souplesse.
  • Ce corps fin l'allège de fait, puisque à la quasi-fin de la modélisation, la masse est diminué de plus d'un quart par rapport à la version 1.0.
  • Les pieds, non développés sur la première version, étaient constitués de flotteurs en mousse. Ceux-ci sont relativement lourds, et situés sous les hélices, réduisant (probablement) significativement la portance. Ils seront donc ici remplaçés par quatre pieds imprimés et relativement petits. Le design est cepandant à parfaire.
  • Si les pièces ont été designées, les contours d'hélices sur la V1 n'ont jamais été imprimés, et augmentaient sans doute beaucoup le poids. Ceux-ci sont désormais intégrés au design final, et en plus de protéger (vaguement) les hélices doivent supposément augmenter la portance également.

Prints des pièces

L'hexa étant entièrement imprimé en 3D, et le design étant singulièrement différent, j'ai préféré imprimer les pièces peu à peu en les soumettant à plusieurs tests, pour vérifier qu'elles répondent comme voulu.

cerclage.jpg

Une estimation du temps de print total donne (pour une qualité équivalente à celle actuelle et avec notre imprimante) un total entre 35 et 40 heures, ce qui est bien mais pas top. Cependant, le résultat en termes de souplesse est là, reste à savoir le comportement en vol.

Les pieds réagissent exactement comme espérés. Ils font 4mm d'épaisseur, le slice à 0.5mm de sortie de reprap les génère finalement en 5 fils (2 contours, soit 4 traits, plus un fil d'infill). Ils sont à la fois élastiques et résistants : on peut apparemment lâcher l'hexacoptère, avec la batterie, d'environ 1m de haut sans casser aucun des pieds !

Le design des supports moteurs n'est pas idéal. En effet, le bas est contraint par les accroches fournies avec les moreurs, mais le haut de la vis est libre, et à priori assez sujet aux vibrations.

Premiers tests et debug

On a identifié (Baltazar, mathers) plusieurs bugs pour l'instant :

  • Le potentiomètre de throttle de la télécommande ne fonctionne plus, du coup on ne peut paas armer les moteurs
    • Solution trouvée : on a printé trois petites pièces pour adapter un potentiomètre qui trainait sur le stick de la throttle. Cela donne un aspect intéressant à la télécommande : un potentiomètre qui dépasse sur le côté, à l'extérieur du boîtier !
    • Bon, par contre on a peut-être cassé le potentiomètre du Roll au passage -.*
    • Rappel pour les branchements entre le RX et le flyduino : Pitch = elevon, Roll = aileron, Yaw = rudder
  • Un faux-contact sur la carte de capteurs faisait qu'on avait des valeurs complètement absurdes (gribouillages sur multiwii)
    • Solution trouvée : on a ressoudé des trucs ^^
  • On avait branché tous les moteurs à l'envers, du coup ils soufflaient vers le bas ^^
    • Note utile pour brancher les moteurs aux ESC : le rouge va sur le rouge, et les deux autres fils peuvent être branchés comme on veut, selon le sens de rotation désiré
  • J'ai un peu changé le code embarqué sur le flyduino (mais je [mathers] l'ai pushé nulle part, parce que c'est temporaire) : maintenant pour armer il suffit de mettre la throttle à 0 et mettre AUX1 à 1. Pour désarmer il suffit de mettre AUX1 à 0 (dangereux quand on vole haut oui, mais plus rapide pour les premiers tests en cave quand on veut pas tout casser)

Etat des lieux : J'ai pas essayé de le faire voler parce qu'il a tendance à basculer vers le côté, il faudrait debuger avec multiwii pour voir ce qui se passe…