FPV racing met een quadcopter geeft een heel goed beeld van ons ‘veld’… van graspriet hoogte tot wat hogerop.
ZLC – 22nd August 2015
Niek Walther
250 frame FPV 2204-2300kV Multistar
12A Afro (SimonK) esc’s, 3s lipo.
GF5030, Fatshark Attitude.
Recorded with Mobius.
Recentelijk kregen we wat vragen over het Keuren, Registreren, Kopen en Verkopen van modellen.
Het huishoudelijk reglement vermeldt hierover het volgende:
Alvorens men met een model de lucht in kan moet het model eerst gekeurd worden. Bij goedkeuring wordt een ZLC registratie nummer uitgegeven en deze dient op het model aangebracht te worden. Zonder goedkeuring en registratie nummer is het verboden met betreffende model te vliegen.
Waarom dit alles:
…nog wat zaken…
OPGELET
Na een CRASH of een verandering / verbouwing van het model kan het nuttig zijn om je model even opnieuw te laten keuren. Eventuele problemen kunnen worden onderkend en opgelost en je kan weer veilig vliegen.
Op de ‘bouwavonden’ of op het veld – alleen bij aanwezigheid van een keurmeester – kan je je model laten keuren en registreren.
Voor alles omtrent registratienummers kan je contact opnemen met
Hans Wetters: j.wetters@planet.nl
of bel: 06-51518926
Maiden van gerestaureerd Robbe Charter. Gekregen uit de zolder van een vriend, vleugel had een paar deukjes en was half gepeld en stabilo was afgebroken. Ik heb de vleugel gerepareerd, rolroer erin gebouwd en opnieuw bespannen. Nieuwe stabilo gebouwd en vastgelijmd. Ik had toevallig nog het originele boupaKket van hetzelfde model, daardoor had ik de materialen en bouwtekening om het te restaureren. Voor de rolroeren heb ik 9g servotjes gebruikt. De neus van de kist heb ik aangepast zodat er een Turnigy 3548 1100kv motor in kon. Natuurlijk ook met een lid met magneetjes om de accu makkelijk te kunnen plaatsen.
Maiden was OK, maar de vleugel had een te grote invalshoek (wel bekend voor dit model) en de motor moest iets meer naar beneden gericht worden. Te merken aan het gedrag van het model, hij trok sterk omhoog bij vol gas en bij hoge snelheid zonder motor. Na de aanpassingen vliegt dit model heel ontspannen en door de sterke motor kan hij ook wat aerobatics aan, meer dan wat ik had verwacht!
Ergens in Juni 2014 werd boven het veld van ZLC bewezen dat de Big Sky Theory (http://en.wikipedia.org/wiki/Big_sky_theory) klopt. Namelijk; “Een botsing is onwaarschijnlijk……maar kan zeker gebeuren!” De klap zit rond 1:48.
Voor een HD versie check: https://youtu.be/S9uponJd2sc door de 32MB beperking is de bitrate van de bovenstaande video wat beperkt.
Inmiddels is het vliegtuig herbouwd en herkeurd als ZLC-1984-2 🙂
Hierbij een korte impressie van de Zuid-West helling (de slufter)
Ik hoorde iets over hellingvliegen op de sluiter, en ik ging ff kijken…
8 februari 2015 op de Maasvlakte waren we aan het helling vliegen met een aantal mensen. De wind was west tot zuidwest windkracht 4 à 5 Beaufort, het was koud maar nog goed te doen. (rond de 8 graden) Ik krijg steeds meer zelf vertrouwen in de Erwin-XL.
Erwin-XL gespot-transcript // vertaling-
Wat betekent het voor een machine om atletisch te zijn? We zullen het concept van machine-atletiek demonstreren evenals het onderzoek om het te bereiken met behulp van deze vliegmachines,quadrocopters of korter quads genaamd.
0:37
Quads zijn er al een hele tijd. Hun tegenwoordige populariteit hebben ze te danken aan hun eenvoudige mechanica. Door het controleren van de snelheden van deze vier schroeven, kunnen deze machines rollen, stampen, gieren en versnellen langs hun gemeenschappelijke richting. Ze hebben ook nog een batterij, een computer, diverse sensoren en radio’s aan boord.
0:58
Quads zijn uiterst wendbaar, maar deze flexibiliteit heeft haar prijs. Ze zijn inherent instabiel en een vorm van automatische terugkoppelingscontrole is nodig om te kunnen vliegen.
1:15
Hoe deed hij dit? Camera’s op het plafond en een laptop dienen als een overdekt global positioning system. Het wordt gebruikt om objecten te lokaliseren in de ruimte door middel van die reflecterende merkpunten. Deze gegevens wordt vervolgens verzonden naar een andere laptop die schattings- en controlealgoritmen uitvoert en op zijn beurt commando’s naar de quad stuurt die ook schattings- en controlealgoritmen uitvoert. Het grootste deel van ons onderzoek gaat over algoritmen. Dat is de magie die deze machines tot leven brengt.
1:47
Maar hoe ontwerp je algoritmen om een machine-atleet te maken? In grote lijnen door wat we modelgebaseerd ontwerp noemen. Wij leggen eerst de fysica vast in een wiskundig model van hoe deze machines zich gedragen. We gebruiken een deelgebied van de wiskunde, regeltechniek genoemd, voor het analyseren van deze modellen en ook voor het opstellen van algoritmen om ze te controleren. Zo laten we de quad bijvoorbeeld zweven. We leggen de dynamica vast in een set differentiaalvergelijkingen.Dan manipuleren we deze vergelijkingen met behulp van regeltechniek om algoritmen te maken die de quad stabiliseren.
2:22
Ik toon even de mogelijkheden van deze aanpak. Stel dat we deze quad niet alleen willen laten zweven,maar ook nog deze stok in evenwicht houden. Met een beetje oefening heeft een mens daar geen probleem mee. Maar wij hebben het voordeel van twee voeten op de grond en zeer veelzijdige handen.Dit wordt een beetje moeilijker Ik heb slechts één voet op de grond en ik gebruik mijn handen niet. Let op de reflecterende markering bovenaan de stok. Daardoor wordt hij gelokaliseerd in de ruimte.
3:03(Applaus)
3:09
Merk de fijne correcties op om de stok in evenwicht te houden. Hoe ontwierpen we de algoritmen hiervoor? Wij combineerden het mathematisch model van de stok met dat van de quad. Wij combineerden het mathematisch model van de stok met dat van de quad. Zodra we een model hebben van het gecombineerde quad-stok-systeem kunnen we met regeltechniek algoritmen maken om te controleren. Je kunt zien dat het stabiel is, zelfs als ik er kleine duwtjes tegen geef, komt het terug naar de evenwichtspositie.
3:39
We kunnen het model ook uitbreiden met waar we de quad willen hebben in de ruimte. Met behulp van deze aanwijzer met reflecterende markeringen kan ik aanwijzen waar ik de quad wil hebben in de ruimteop een vaste afstand van mij. De sleutel tot deze acrobatische manoeuvres zijn algoritmen ontworpen met behulp van wiskundige modellen en regeltechniek. Laten we de quad terugroepen en de stok laten zakken. Vervolgens zal ik het belang aantonen van het begrip van fysische modellen en de werking van de fysische wereld. Merk op hoe de quad hoogte verloor toen ik dit glas water erop zette. In tegenstelling tot de balanceerstok heb ik het wiskundige model van het glas niet in het systeem opgenomen. In feite weet het systeem niet eens dat het glas water er is. Net zoals daarstraks kan ik de aanwijzer gebruiken om de quad te vertellen waar ik hem wil hebben in de ruimte. (Applaus)
5:04
Je zou je moeten afvragen: waarom valt het water niet uit het glas? Je zou je moeten afvragen: waarom valt het water niet uit het glas? Twee redenen: ten eerste werkt de zwaartekracht op alle objecten op dezelfde manier. Ten tweede wijzen alle schroeven in dezelfde richting als het glas, omhoog dus. Het netto resultaat van deze twee dingen samen is dat alle zijdelingse krachten op het glas klein zijn en vooral gedomineerd worden door aërodynamische effecten, die bij deze snelheden te verwaarlozen zijn. Daarom hoef je het glas niet in het model op te nemen. Uit zichzelf morst het niet, wat de quad ook doet.
5:49 (Applaus)
5:56
De les hieruit is dat sommige ingewikkelde taken gemakkelijker zijn dan andere, en dat het inzicht in de fysica van het probleem je vertelt welke gemakkelijk en welke moeilijk zijn. In dit geval is het dragen van een glas water eenvoudig. En een stok balanceren moeilijk.
6:13
We hebben allemaal al verhalen gehoord van atleten die prestaties verrichtten nadat ze fysiek gewond waren geraakt. Kan een machine haar taak ook uitvoeren met extreme fysieke schade? Conventionele wijsheid zegt je dat je ten minste vier vaste motor-propellerparen nodig hebt om te vliegen, omdat er vier graden van vrijheid gecontroleerd moeten worden: rollen, stampen, gieren en versnelling. Hexacopters en octocopters, met zes en acht schroeven, kunnen redundantie bieden, maar quadrocopters zijn veel meer in trek omdat ze het minimum aantal vaste motor-propellerparen hebben: vier. Is dat wel zo? Als we het mathematisch model van deze machine analyseren met slechts twee werkende schroeven ontdekken we dat er een onconventionele manier bestaat om te vliegen. Gieren controleren lukt niet meer, maar rollen, stampen en versnelling kunnen nog steeds worden gecontroleerd met algoritmes die gebruik maken van deze nieuwe configuratie. Wiskundige modellen vertellen ons precies wanneer en waarom dit mogelijk is.In dit geval laat deze kennis ons toe nieuwe machinearchitecturen of slimme algoritmen te ontwerpen die elegant de schade kunnen ondervangen, net zoals menselijke atleten dat doen, in plaats van machines met redundantie te bouwen.
7:51
Vanzelf houden we onze adem in wanneer we kijken naar een duiker die een dubbele schroef maakt of wanneer een hoogspringer een salto maakt in de lucht, terwijl de grond op hem af komt. Zal de duiker mooi het water raken? Zal de hoogspringer goed neerkomen? Stel dat we willen dat deze quad hier een drievoudige salto uitvoert en op exact dezelfde plek neerkomt als waarvan hij vertrok. Deze manoeuvre gaat zo snel dat we geen positiefeedback kunnen gebruiken om de beweging tijdens de uitvoering te corrigeren. Er is gewoon niet genoeg tijd. De quad kan dit manoeuvre blindelings uitvoeren, observeren hoe hij eindigt en die informatie gebruiken om het gedrag aan te passen zodat zijn volgende salto beter is. Vergelijkbaar met de duiker en de hoogspringer kan de manoeuvre alleen door middel van herhaalde praktijk worden geleerd en uitgevoerd tot de hoogste norm.
8:45 (Applaus)
8:50
Een bewegende bal raken, is een noodzakelijke vaardigheid in vele sporten. Hoe laten we een machine doen wat een atleet schijnbaar zonder moeite kan?
9:14 (Applaus)
9:21
Deze quad heeft een racket op zijn kop met een ‘sweet spot’ ongeveer ter grootte van een appel, niet al te groot dus. De volgende berekeningen gebeuren elke 20 milliseconden of 50 keer per seconde. Eerst bepalen we waar de bal naartoe gaat. Dan berekenen we hoe de quad de bal moet raken zodat hij terugkeert naar zijn uitgangspunt. Ten derde wordt een baan bepaald die de quad van zijn huidige positie naar het raakpunt met de bal brengt. Ten vierde voeren we alleen maar 20 milliseconden van die strategie uit. Twintig milliseconden later wordt het hele proces herhaald totdat de quad de bal raakt.
10:06 (Applaus)
10:09
Machines kunnen niet alleen op zichzelf dynamische manoeuvres uitvoeren, ze kunnen het ook samen doen. Deze drie quads dragen coöperatief een vangnet.
10:27(Applaus)
10:32
Zij voeren een uiterst dynamisch en collectief manoeuvre uit om de bal terug naar mij te gooien. Merk op dat deze quads bij volledige uitrekking verticaal staan. (Applaus) In feite voelen ze bij volledige uitrekkingeen ongeveer vijf keer grotere kracht dan een bungeespringer aan het einde van zijn val.
11:02
Deze algoritmen zijn zeer vergelijkbaar met die van de enkele quad om de bal naar mij terug te slaan.Wiskundige modellen worden gebruikt om continu 50 keer per seconde een coöperatieve strategie te herplannen.
11:15
Alles wat we tot nu toe hebben gezien, ging over de machines en hun mogelijkheden. Wat gebeurt er als we deze machine-atletiek met die van een mens koppelen? Ik heb hier een commerciële gebarensensorvoornamelijk gebruikt bij het gamen. Hij herkent wat mijn verschillende lichaamsdelen in real time doen.Vergelijkbaar met de aanwijzer die ik al eerder gebruikte, kunnen we dit gebruiken als input voor het systeem. We hebben nu een natuurlijke manier van interactie van de ruwe atletiek van deze quads met mijn gebaren.
12:21 (Applaus)
12:34
Interactie hoeft niet virtueel te zijn. Het kan ook fysiek. Neem bijvoorbeeld deze quad. Hij probeert om op een vast punt in de ruimte te blijven. Als ik hem probeer te verplaatsen, vecht hij tegen en gaat terug naar waar hij wil zijn. We kunnen dit gedrag echter wijzigen. Met wiskundige modellen kunnen we de kracht schatten die ik uitoefen op de quad. Zodra we deze kracht kennen, kunnen we ook de wetten van de fysica veranderen. Die van de quad, natuurlijk. Hier gedraagt de quad zich alsof hij in een kleverige vloeistof zit.
13:13
We hebben nu een intieme manier van interactie met een machine. Ik gebruik nu deze nieuwe mogelijkheid om deze quad-met-camera op de juiste locatie te plaatsen om de rest van deze demonstratie te filmen.
13:35
We kunnen nu fysiek met deze quads communiceren en de wetten van de fysica veranderen. Laten we daar eens een beetje lol mee maken. Deze quads gaan zich gedragen alsof ze op Pluto zijn. Geleidelijk aan zal de zwaartekracht toenemen totdat we allemaal terug op de Aarde zijn. Maar ik verzeker jullie dat we er niet zullen geraken. Oké, hier gaan we.
14:04 (Gelach)
14:33 (Gelach)
14:36 (Applaus)
Oef! Jullie denken nu allemaal zeker dat deze jongens veel te veel plezier hebben.Waarschijnlijk vraag je jezelf ook af waarom ze eigenlijk die machine-atleten maken. Sommigen vermoeden dat spelen in het dierenrijk dient om vaardigheden aan te scherpen en vermogens te ontwikkelen. Anderen zien er meer een sociale rol in voor het versterken van de groepsbinding. Zo gebruiken wij de analogie met sport en atletiek voor het maken van nieuwe algoritmen voor machines om ze tot hun uiterste mogelijkheden te dwingen. Welke gevolgen zal de snelheid van machines hebben op onze manier van leven? Zoals onze vroegere creaties en innovaties kunnen ze worden gebruikt ter verbetering van het menselijk bestaan, maar ze kunnen ook worden misbruikt. Het is geen technische keuze waar wij mee worden geconfronteerd, maar een sociale keuze. Laten we de juiste keuze maken, de keuze die het beste haalt uit de toekomst van de machines, net zoals atletiek in de sport het beste uit ons kan halen.
15:35
Laat me jullie de tovenaars achter de schermen voorstellen. Het zijn de huidige leden van het onderzoeksteam Flying Machine Arena. (Applaus) Federico Augugliaro, Dario Brescianini, Markus Hehn,Sergei Lupashin, Mark Muller en Robin Ritz. Hou ze in de gaten. Ze zijn voorbestemd voor grote dingen.
15:53 Bedankt.
Een miljard mensen op deze wereld hebben geen wegen die in elk seizoen berijdbaar zijn. Een miljard mensen, een zevende van de wereldbevolking, zit voor een deel van het jaar volledig afgesneden. Ze zijn verstoken van goede geneeskunde, kunnen geen levensnoodzakelijke leveringen ontvangen, en kunnen hun goederen niet op de markt krijgen om te zorgen voor een duurzaam inkomen.
In Sub-Saharisch Afrika bijvoorbeeld is 85 procent van de wegen onbruikbaar in het natte seizoen. Met het huidige investeringsniveau wordt geschat dat het 50 jaar gaat duren voordat ze kunnen bijbenen.
In de VS alleen al zijn er bijna zes miljoen kilometer wegen. Erg duur in aanleg en onderhoud. Ze hebben een enorme ecologische voetafdruk en zitten toch heel vaak dichtgeslibd.
We vroegen ons af hoe dat beter kon. Kunnen we met behulp de meest geavanceerde technologieën van vandaag een systeem opzetten dat dit deel van de wereld haasje-over laat springen net zoals dat gebeurde met mobiele telefoons in de afgelopen tien jaar?
Veel van die landen hebben vandaag uitstekende telecommunicatie zonder ooit koperdraad in de grond te moeten steken. Kunnen we hetzelfde doen voor vervoer? Stel je dit scenario voor.
Stel dat je in een kraamkliniek in Mali bent, en een pasgeboren baby heeft dringende medicatie nodig. Wat zou je vandaag doen? Je doet via mobiele telefoon een verzoek dat iemand onmiddellijk ontvangt. Dat is het deel dat werkt.
De medicatie kan echter dagen onderweg zijn vanwege de slechte wegen. Daar schort het systeem.
Wij geloven dat we het in enkele uren kunnen leveren met een elektrisch, autonoom vliegend toestel zoals dit. met een elektrisch, autonoom vliegend toestel zoals dit. Het kan vandaag een kleine lading van ongeveer 2 kilogram over een korte afstand van ongeveer 10 kilometer vervoeren, maar het is een onderdeel van een groter netwerk dat het hele land, misschien zelfs het hele continent, kan bestrijken.
Het is een uiterst flexibel, geautomatiseerd logistiek netwerk. Het is een netwerk voor het transport van materiaal. Wij noemen het MatterNet.
We gebruiken drie belangrijke technologieën.
Laten we elk van deze technologieën eens nader bekijken.
Uiteindelijk gaan we allerlei soorten toestellen met verschillende ladingscapaciteiten en verschillende bereiken gebruiken. Vandaag zijn dat kleine quads. Ze kunnen in slechts 15 minuten 2 kg meer dan 10 kilometer ver vervoeren.
Vergelijk dit met het gebruik van een slechte weg in de derde wereld, Vergelijk dit met het gebruik van een slechte weg in de derde wereld, of vastzitten in het verkeer in een land van de ontwikkelde wereld.
Ze vliegen autonoom. Daar gaat het eigenlijk om bij deze technologie. Ze gebruiken gps en andere sensoren om te navigeren tussen de grondstations.
Elk toestel is uitgerust met een automatisch vracht- en batterij-uitwisselingsmechanisme.
Ze navigeren automatisch naar de grondstations, leggen aan, verwisselen de batterij automatisch en vertrekken weer.
De grondstations bevinden zich op veilige locaties op de grond.
De grondstations bevinden zich op veilige locaties op de grond. Ze verzekeren de landing, het meest kwetsbare deel van de missie. Ze bevinden zich op bekende locaties op het terrein, ook de trajecten ertussen zijn bekend, wat heel belangrijk is vanuit het oogpunt van betrouwbaarheid van het hele netwerk.
Behalve het voldoen aan de energiebehoeften van de toestellen, gaan ze uiteindelijk commerciële tussenstations worden waar mensen hun vrachten naartoe kunnen brengen of afhalen.
De laatste component is het besturingssysteem dat het hele netwerk beheert. Het controleert de weergegevens van alle grondstations en optimaliseert de routes van de toestellen in het systeem om ongunstige weersomstandigheden en andere risicofactoren te vermijden.
Het optimaliseert de middelen voor het hele netwerk. Ik toon even hoe zo’n vlucht eruitziet.
Hier vlogen we afgelopen zomer in Haïti, waar we onze eerste veldproeven hebben gedaan. We bootsen hier een medische levering na in een kamp dat we hebben opgericht na de aardbeving in 2010.
Mensen houden ervan.
Ik toon een van die toestellen van dichtbij. Dit is er een van $3.000. Maar de prijs daalt snel. We gebruiken dit in alle soorten weersomstandigheden, zeer warme en zeer koude klimaten, en bij zeer sterke wind.
Het zijn erg stevige toestellen.
Veronderstel dat je leven afhangt van dit pakket
Veronderstel dat je leven afhangt van dit pakket, ergens in Afrika of in New York City na Sandy. De volgende grote vraag is: wat kost het? Het blijkt dat de vervoerskosten van 2 kg over 10 kilometer met dit toestel slechts 24 dollarcent is.
En het is contra-intuïtief, maar de huidige energiekosten voor de vlucht zijn slechts $0.02
de huidige energiekosten voor de vlucht zijn slechts $0.02
en we staan nog maar aan het begin. Toen we dit beseften, zagen we in dat dit een aanzienlijke invloed op de wereld zou kunnen hebben. Dus vroegen we ons af hoeveel het instellen van een netwerk ergens in de wereld zou kosten. We dachten aan het opzetten van een netwerk in Lesotho voor het vervoer van monsters van HIV/AIDS. Het probleem is hoe je ze brengt van de klinieken waar ze worden verzameld naar de ziekenhuizen waar ze worden geanalyseerd?
We wilden een gebied bestrijken van ongeveer 140 vierkante kilometer. Dat is anderhalve keer Manhattan. Het bleek minder dan een miljoen dollar te gaan kosten. Vergelijk dit eens met normale infrastructuurinvesteringen.
We denken dat het kan — dat is de kracht van een nieuw paradigma. Zover staan we: een nieuw idee over een vervoersnetwerk gebaseerd op de ideeën van het internet. Gedecentraliseerd, tussen gelijken, bidirectioneel, hoogst aanpasbaar, met zeer lage infrastructuurinvesteringen en een zeer lage ecologische voetafdruk.
Als het een nieuw paradigma is, moeten er andere toepassingen voor te vinden zijn. Het kan misschien worden gebruikt op andere plaatsen in de wereld. Laten we eens kijken naar de andere kant van het spectrum: onze steden en megasteden. De helft van de wereldbevolking leeft vandaag in steden. Een half miljard leeft in megasteden. We beleven een fantastische urbanisatietrend. Alleen in China ontstaat om de twee jaar een megastad ter grootte van New York.
Dit zijn plaatsen met een wegeninfrastructuur, maar zeer inefficiënt. Congestie is een enorm probleem. Daarom denken we om op die plaatsen een vervoersnetwerk in te stellen dat een nieuw niveau is tussen de weg en het internet, in eerste instantie voor lichte, dringende zendingen.
Na verloop van tijd hopen we dit uit te bouwen tot een nieuwe wijze van vervoer, een echt moderne oplossing voor een oud probleem. Het is extreem schaalbaar, met een zeer kleine ecologische voetafdruk, op elk moment inzetbaar, net als het internet. Toen we hier een paar jaar geleden mee begonnen, zeiden een heleboel mensen: “Dit is een zeer interessant maar gek idee, en zeker niet iets voor in de nabije toekomst.”
We hebben het natuurlijk over drones, een technologie die niet alleen onpopulair is in het westen, maar uitgegroeid tot een zeer, zeer onaangename realiteit in arme landen, vooral waar zich conflictsituaties voordoen. Waarom doen we dit? Niet omdat het makkelijk is, maar omdat het geweldige mogelijkheden biedt. Stel je een miljard mensen voor met toegang tot fysieke goederen op dezelfde manier als de mobiele telecommunicatie hen toegang gaf tot informatie.
Stel je voor dat het volgende grote netwerk in de wereld een netwerk zou zijn voor het vervoer van materiaal. In de derde wereld konden we miljoenen mensen aan betere vaccins en betere medicijnen helpen. Het zou ons een extreem voordeel geven in de strijd tegen HIV/AIDS, tuberculose en andere epidemieën. Na verloop van tijd zou het een nieuw middel voor economische transacties opleveren en miljoenen mensen uit de armoede tillen. In de ontwikkelde en de opkomende wereld, hopen we dat het een nieuwe manier van transport kan worden die onze steden meer leefbaar zou kunnen maken. Voor wie nog steeds vindt dat dit science fiction is, antwoord ik duidelijk dat dat niet zo is. Wij hebben alleen maar sociale fictie nodig om het te laten gebeuren.
