Корзина

Блог

Просмотр записей блога с тегом 'подвес'. Записи отсортированы от самых свежих к старым.
2013-06-26 22:54:48; автор: Сергей
Тэги: подвес
В этом году произошла настоящая революция в подвесах для камер, так что всё, что написано в нашем блоге по тэгу "подвес" ранее (см. эти посты), безнадежно устарело. Особенно устарел обзор подвесов, и теперь этот пост находится в нашем блоге разве что для исторической ценности.

Революционные изменения произошли в технологии стабилизации подвесов и технологии механического воздействия на подвес для целей стабилизации (компенсации наклона камеры при полете коптера). Но для начала кратко напомним, что было раньше:
- подвес управлялся сервоприводами, которые стояли на каждой управляемой оси подвеса. Если это подвес с управлением осями pitch/tilt, то две сервы, если еще ось yaw - то три.
- каждая серва вращала (поворачивала) камеру, сбалансированную по центру тяжести, вокруг своей оси, используя либо прямой привод с вала сервопривода на ось вращения (когда ось была физическим продолжением вала сервы), либо ременный привод (belt drive), когда вращение вала сервы передавалось на ось подвеса через ременный привод.

Самым главным недостатком всех этих решений была именно серва, поскольку она сама по себе состоит из множества шестеренок и является по сути шаговым двигателем (поворачивает вал на некоторый фиксированный угол, а не на произвольное значение). В шестеренках сервы возникали люфты и точность стабилизации подвеса на основе серв и скорость реакции на отклонение камеры не выдерживала никакой критики.

И тут появилось революционное изобретение Алексея Москаленко (AlexMos), который спроектировал контроллер и его прошивку для управления бесколлекторными моторами вместо серв в подвесе для камер.

AlexMos контроллер для бесколлекторных моторов подвеса

Таким образом, теперь за стабилизацию камеры в пространстве (за коррекцию наклона по осям pitch и tilt) отвечают не сервоприводы с их люфтами, а бесколлекторные моторы. Бесколлекторные моторы типа outrunner могут поворачивать свой корпус с валом на произвольный угол, который определяется входным током на обмотках ротора. В данном случае не нужны регуляторы моторов (ESC) - контроллер AlexMos сам вычисляет и формирует управляющие сигналы на обмотке моторов. Моторы при этом по принципу direct drive вращают ось подвеса, за которую они отвечают. При этом нет никаких люфов, огромная скорость реакции на отклонение от заданного положения подвеса в пространстве.

Преимуществом такой схемы является практически недостижимый уровень стабилизации камеры, что особенно ценно для мультикоптеров, которые при полете могут крениться на значительные углы. Однако стоит учитывать, что моторы для такого direct drive подвеса необходимы специфические - которые не ориентированы на быстрое вращение, а наоборот, рассчитаны только на повороты на малые углы. Это достигается перемоткой мотора для замены провода на более тонкий, чтобы увеличить сопротивление моторов. В продаже практически нет адаптированных на такие подвесы моторов.

Для нашей зеркальной камеры мы будем проектировать и строить именно такой подвес. Нам потребуются очень мощные моторы, с большим крутящим моментом, чтобы они могли быстро и эффективно поворачивать и удерживать в нужном наклонении тяжелую зеркальную камеру. Моторы нужно будет перемотать более тонким проводом, и подсоединить напрямую к контроллеру AlexMos. Контроллер может управлять одновременно двумя моторами (хотя вроде бы уже делаются версии для трех), поэтому для трех осей нужно два контроллера. Данные об отклонении подвеса от заданного положения поступают в контроллер от стандартного трехкоординатного датчика MPU6050 (содержащего гироскоп и акселерометр для каждой из осей x,y,z). Этот датчик клеится прямо под камерой и отслеживает ее положение в пространстве, которое может корректироваться напрямую с пульта управления через дополнительные входы в контроллере AlexMos.
Именно то, что нам надо.
2013-06-19 22:31:19; автор: Сергей
Сегодня я из рекламы в твиттере (что само по себе является необычным источником информации) я узнал о таком проекте, как Nismo #Jukeride от компании Nissan, и хотел бы затронуть эту тему, поскольку она напрямую относится к тематике нашего блога и магазина радиоуправляемых дронов.
Итак, компания Ниссан, похоже, начала продвигать свой новый автомобиль (Juke SV2) с помощью новых технологий и инструментов, в том числе используя социальные сети. Основной изюминкой этого продвижения, на наш взгляд, является то, что в компании не ограничились маркетинговыми банальностями навроде "респектабельный автомобиль для стильных людей" и прочими ничего не значащими фразами, на которые, похоже, уже никто не клюет из потенциальных покупателей. Вместо этого они решили добавить в автомобиль изюминку, которой является "дрон", или, как они сами называют его на своей странице в фейсбуке, "чудо современных технологий".
Nissan Juke и дрон

Читая первоисточник (пресс-релиз на английском языке, выясняются следующие детали:
изначально они затевают проект для дочерней компании Nismo (Nissan Motorsport), и планируют оборудовать автомобиль Nissan Juke гексакоптером, оборудованным видеокамерами. Как следует из описания, гексакоптер будет базироваться (в прямом смысле) на крыше автомобиля - т.е. взлетать и садиться будет автоматически на крышу. В полете гексакоптер будет осуществлять видеосъемку с недоступных ранее бортовым камерам автомобиля ракурсов, передавать видео в салон автомобиля, а также передавать важные параметры окружающей среды (насколько я понимаю, это будет атмосферное давление, температура воздуха, скорость и направление ветра, влажность, высота над уровнем моря), рельеф и покрытие дороги, а также, похоже, картинка с этой летающей камеры будет обрабатываться компьютером для выявления препятствий, прокладывания траектории и вычисления оптимальной скорости движения автомобиля. Все это также позволит профессиональным пилотам Nismo поднять на новую высоту свое мастерство в управлении автомобилем в сложных условиях.
После этой первой фазы внедрения в среде профессиональных испытателей Nismo планируется эту технологию пустить и на массовый рынок, создав уникальный автомобиль, идеи для которого были взращены в социальных сетях.

Что интересного в этой рекламной кампании - так это сам факт того, что такой богатой и правильной аудитории, какой являются владельцы этих автомобилей, теперь начинают предлагать новую высокотехнологичную игрушку - дрон (он же "летающая камера"). От этого выиграют все, в том числе и производители и продавцы таких вот "дронов".

Теперь к критике. На промо фотографиях они использовали гексакоптер, у которого два аккумулятора LiPo Turnigy 4s 5800mAh, углепластиковая рама и алюминиевые лучи квадратного профиля, а в качестве камеры используется обычная MiniDV видеокамера. Но самое смешное, что у них установлено на дроне - это подвес для камеры на сервоприводах и ременной передаче! Прошлый век! С таким подвесом они не добъются стабильной картинки. Требуется заменить подвес на direct drive, когда наклонами камеры управляют бесколлекторные электромоторы, поворачивая ось без использования передаточных механизмов.

Касательно технической реализации - а именно: взлета и посадки на движущийся автомобиль - такое не сделать штатными средствами. Максимум, что могут осуществить полетные контроллеры на данный момент - это приземлить дрон в автоматическом режиме в заранее заданной точке (+- метр), при этом точка вычисляется на момент взлета по GPS координатам и естесственно не движется. Для посадки же на движущуюся цель требуется размещать маркер на крыше машины и вводить модификации в код полетного контроллера, чтобы он осуществлял не только Follow me, но и посадку на движущуюся цель.

дрон Nissan JukeRide
(фото с страницы nissanrussia в фейсбуке)

Полет такого дрона может продолжаться не более 20 минут, поэтому поездка по пересеченной местности на далекие расстояния, как в гонках, практически со стопроцентной вероятностью бедет происходить без дрона - он разрядится за первые 20 минут, и всё. Не останавливать же машину и не менять аккумуляторы в условиях гонки?

В целом, если удастся реализовать достойные алгоритмы FollowMe (преследования автомобиля на определенной высоте и по определенной траектории - например, облетая по кругу движущуюся машину с паузами в разных точках, с возможностью менять алгоритм преследования с сенсорного экрана в салоне авто), посадки на движущуюся цель (возможно с захватом дрона машиной для мягкой посадки) и быстрой смены батарей в момент посадки, то мне этот проект нравится. Действительно это будет высокотехнологично.
2012-08-26 19:12:41; автор: Сергей
Для подвеса камеры нужны специальным образом модифицированные сервы. Обычные сервы вращаются на угол всего лишь 60-90 градусов, и этого, естественно, недостаточно для целей стабилизации камеры в подвесе.

Оказывается, получить 360-градусную (с бесконечным вращением) серву из обычной - достаточно просто. Серва при своем вращении крутит встроенный в нее потенциометр, который изменяет свое сопротивление, и серва останавливается, когда оно доходит до нуля с одной из сторон и до максимума с другой стороны. Поэтому первым делом нам нужно обмануть электронику сервы, заменив потенциометр на два одинаковых последовательно соединенных резистора (рекомендуют использовать резисторы 2.2 КОм). Три вывода потенциометра превращаются в выводы с краев эти двух резисторов и из середины между ними.
Потом надо в одной из шестеренок спилить или откусить кусачками ограничитель, который не дает ей вращаться на 360 градусов. Вот и всё.

В результате мы получим серву, которая всегда думает, что она установлена в исходное положение (по центру) - за счет резисторов одинакового сопротивления - и при отклонении ручки на передатчике вправо серва будет вращаться в одну сторону, при отклонении влево - в другую.

Ременная передача будет нами использоваться, чтобы уменьшать скорость прокрутки камеры в подвесе, поскольку стандартные сервы могут вращаться со скоростью порядка 0.2 сек на угол 60 градусов. Микропроцессор и датчики положения (гироскопы) не смогут отработать изменение в своем положении так быстро, чтобы, скажем, остановить вращение сервы через 0.005 сек - поэтому будет перелёт, в результате - нестабильная работа стабилизатора. Если же применить зубчатую передачу с понижающим коэффициентом 1:10, то скорость сервы понизится в 10 раз, что позволит более точно реагировать на изменение положения подвеса в пространстве. Вот именно для этого нужны ременные передачи.

Для определения величины Torque для сервы нужно учитывать, что камера в подвесе должна крепиться в своей точке центра тяжести (подвес должен позволять сделать это), тогда достаточно будет небольшой силы удержания сервы для смещения камеры в подвесе. Поэтому будет достаточно серв с тягой 3-4 кг на см.
2012-08-25 18:18:37; автор: Сергей, комментарии (2)
На данный момент исследую рынок на предмет оптимального для моих задач подвеса для камеры. Как я уже говорил ранее, в качестве полезной нагрузки для октокоптера будет выступать цифровая зеркалка Canon EOS 5D Mark II, которая сама по себе достаточно большая по размерам и тяжелая, а если на горячем башмаке у нее будет прикреплен приемник для пульта удаленного управления, то будет еще больше (в высоту минимум 140мм при высоте приемника 25мм) и тяжелее.

Для целей аэросъемки, казалось бы, достаточно двухосевого подвеса - такого, который может наклонять камеру вверх-вниз (tilt) и наклонять камеру вправо-влево (roll). Даже можно предположить сценарий, когда для аэросъемки достаточно только одной оси на подвесе - наклона вверх-вниз, а поворот вправо-влево можно делать самим коптером.

Однако, на самом деле оказывается что такой вариант не удобен. Во-первых, имея только одну ось на подвесе, практически нельзя будет при прямолинейном пролете над каким-то объектом удерживать его в кадре - поскольку это потребует от пилота дополнительных действий по вращению коптера по оси yaw при прямолинейном полете, чтобы камера оставалась зафиксированной на объекте съемки.
Во-вторых, управление осью yaw на больших тяжелых коптерах, ввиду их инерционности, достаточно затруднительно и при повороте вокруг вертикальной оси могут появиться движения по другим осям, что не желательно для целей видеосъемки.
Ну и в-третьих, подвесы, у которых нет pitch и roll осей, невозможно стабилизировать в полете. Вот тут нам как раз и нужна ось roll - ось наклона, крена камеры вбок, даже если для целей съемки мы не предполагаем делать снимки с "заваленным горизонтом". В процессе полета коптер может наклониться как вбок, так и вперед/назад, что потребует компенсации этого наклона через систему стабилизации подвеса.

Итак, нам нужен трехосевой подвес для камеры высотой минимум 150мм и массой 2 кг. На крайний случай - двухосевой roll и pitch (и не имеющий оси yaw - поворачивать камеру по этой оси будем поворотом всего коптера).

Касательно привода вращения осей в подвесе - есть два варианта:
- прямой привод - когда серва непосредственно поворачивает или наклоняет подвес
- ременный привод, когда серво вращает зубчатый вал через ременную передачу. Этот вариант лучше, т.к. обеспечивает большую плавность вращения. У дорогих подвесов именно ременная передача.

Исследуя имеющиеся в продаже подвесы, меня сильно удивляет их цена. Они стоят очень дорого. Например:

  • Photohigher AV200 Pro Mount - $1065 за двухосевой подвес. Вес 590 гр, высота камеры всего 145мм. Отдельно продается еще дополнительный механизм для поворота вокруг третьей оси (стоит $630 и весит 320гр) - вот он надет поверх AV200:
    Photohigher AV200 360 Mount
    Итого цена $1700 и вес 810 гр.
  • AV320 Pro Gimbal - еще более большой и дорогой трехосевой подвес, ценой около $2600 и вес около 1.8 кг:
    Photohigher AV320 Mount
  • Photoship One 3X Pro V2 - легкий трехосевой подвес (590 гр) и ценой в $1590:
    PhotoshipONE 3X V2
    Этот подвес больше, лучше чем у Photohigher.
  • Cinestar 3 axis gimbal - трехосевой подвес с ременной передачей от компании CineStar, $1600:
    Cinestar 3 axis gimbal
  • Есть также китайские производители, предлагающие, на мой взгляд, низкокачественные подвесы по цене $400-$800:
    - Двухосевой подвес от FoxTech с прямым приводом ($300, 800 грамм и 145мм высоты для камеры):
    FoxTech DS01
    - Двухосевой подвес Booy с ременной передачей (!) за $400
    Booy BY2
    - Двухосевой подвес неизвестного бренда, из алюминиевых трубок, с шасси:
    2axis gimbal


От выбора глаза разбегаются, но цены кусаются... Продолжаем исследование рынка.



Читайте также