Los hoteles y parques de atracciones necesitan espectáculos de drones. Los artistas y los fuegos artificiales son buenos, pero no suficientes. Necesitas encontrar algo brillante para los invitados. Un espectáculo de drones es solo eso. Participamos en el proyecto de organizar espectáculos regulares de drones para un parque de atracciones extranjero.
Y ahora sabemos cómo hacer los mismos espectáculos en Rusia.
Cuando se trata de un enjambre de 300 o 1,000 vehículos en la flota, la precisión de posicionamiento (es decir, la ubicación de cada dron individual en relación con el suelo y entre sí) no juega un papel especial. Esta es una masa apresurada, donde las partículas están a una distancia de varios metros entre sí. Masa muy cara. Más o menos el medidor no importa aquí: lo toman por el hecho de que el espectador está lejos y por el hecho de que realmente hay muchos drones. Incluso si se caen un par de piezas, está bien. Pero los hoteles y parques, organizadores de eventos no a gran escala, por ejemplo, necesitan drones en la cantidad de 20 a 90 piezas, y aquí el posicionamiento es crítico.
En este caso, solo puede tomar precisión y sincronismo. Resolvimos este problema.
Por qué y cómo fue todo
CROC tiene una división de robótica. Surgió en 2012 y se dedica a varias cosas interesantes, pero su dirección principal es el control de UAV. Estamos cortando nuestros propios softinks para controlar drones y resolver tareas no estándar. Los participantes en la competencia de 2013 pueden conocer
este código en el github, que desarrollamos y usamos para controlar el dron en la competencia de drones voladores. En ese momento, estábamos resolviendo una nueva tarea para el mercado: hacer que el dron se congelara en el lugar correcto, evitando cuidadosamente las esquinas y los obstáculos. Hoy esto parece ridículo.
Además, estamos realizando proyectos de gestión de UAV basados en el software del proveedor, incluido el software SPH Engineering. Tienen una estación terrestre de software UgCS y un centro de comando completo para gran dronoflot. UgCS puede controlar un gran grupo de vehículos no tripulados, lo que lo distingue de las estaciones de control de tierra convencionales. Por administración nos referimos a planificar una ruta de vuelo, por ejemplo, para operaciones de rescate o volar alrededor de un perímetro de seguridad, enviar comandos remotos y monitorear el estado de los vehículos. De hecho, para espectáculos de drones, se necesitan aproximadamente las mismas funciones que en el centro de comando. Y ahora, sobre la base de la plataforma UgCS, apareció el software Drone Dance Controller altamente especializado, pero esto no fue inmediato.
Y como fue
Suave La primera versión, que mi compañero y yo probamos en poco tiempo, usó la funcionalidad estándar de la mayoría de los drones civiles, es decir, volar a lo largo de una ruta determinada. Una ruta es un conjunto de coordenadas entre las cuales un dron se mueve en línea recta a una velocidad dada, haciendo algo útil a lo largo del camino. Para la mayoría de las tareas resueltas por drones, tal planificación de vuelo es más que suficiente. Pero al menos no hay sincronización de tiempo, es decir, es difícil hacer que el dron esté en un punto dado en el momento correcto, lo cual es crítico para un vuelo grupal. Sin embargo, la primera versión es la primera versión, para construirla rápidamente y comenzar a volar. Dibujamos rutas de la manera estándar (en UgCS, por supuesto), cargamos en drones y avanzamos.
La sincronización de vuelo se realizó, como se esperaba, en la frente. En las rutas de los drones, se identificaron puntos donde el avión no tripulado se detuvo y esperó una orden desde tierra para continuar el vuelo. Los llamamos puntos de sincronización. El operador en tierra tenía que asegurarse de que todos los drones llegaran a los puntos de sincronización y enviarles el comando "Continuar" para continuar el vuelo.
Hierro La primera versión usaba solo rutas de tipo estándar y, como resultado, permitía el uso de drones de diferentes fabricantes. Pero inmediatamente decidimos arreglar la plataforma objetivo y realizar todas las pruebas en ella.
No había drones listos para el show en ese momento. No están en el momento de escribir, pero hay esperanza de que aparezcan pronto. Mientras tanto, debes recogerlo tú mismo. Los ensamblamos sobre la base de un marco de 450 mm, y elegimos el Pixhawk de código abierto como piloto automático, por un lado, para desatar nuestras manos, tanto en hardware como en firmware. Y, por otro lado, para que los usuarios puedan comprar fácilmente todos los componentes necesarios y ensamblar el producto adecuado por su cuenta. Pero en general, solo el piloto automático está estrictamente arreglado. Otros elementos estructurales son opcionales.
Y un punto importante: inmediatamente comenzamos a centrarnos en la tecnología GPS RTK. Le permite lograr una precisión de posicionamiento en centímetros con respecto a la estación base terrestre (precisión de GPS convencional de más de 3 metros).
Sí, GPS RTK complica todo, ya que requiere la disponibilidad de receptores con soporte GPS RTK a bordo de cada dispositivo, al que debe enviar constantemente datos desde una estación terrestre. Pero no había nada que hacer: entendimos que nosotros y nuestros clientes no llegaríamos de inmediato a grandes flotas. Con cientos y miles de drones en el aire, puedes dibujar hermosas figuras volumétricas a gran escala en las que la posición de cada dron no es muy crítica para el ojo. ¿Y qué se puede dibujar con docenas de drones? Lo más probable es que se trate de pequeñas figuras geométricas simples y sus transformaciones, para lo cual la precisión del vuelo es absolutamente crítica. En términos generales, los drones deberían poder alinearse en línea recta, agradables a la vista y sin defectos.
Además, los drones en Atlanta llevan LEDs RGB. Su trabajo puede incorporarse a la misión o pueden controlarse desde el suelo, pero al mismo tiempo, debe tenerse en cuenta la carga adicional en el canal de radio. Sin embargo, en lugar de LED, el dron puede transportar piezas pirotécnicas, aunque, por supuesto, debes tener mucho cuidado con ellas.
Aquí hay un ejemplo de uno de los primeros vuelos en la primera versión de hardware y software (y solo con pirotecnia). Las líneas normales también son claramente visibles (bueno, ok, ok. Todavía había algo en lo que trabajar) y sincronización manual. Es decir, aproximadamente 40-50 veces durante el espectáculo, el operador hizo clic en "Vamos más allá", y luego el siguiente equipo fue enviado a los drones a todos.
Pero algo sucedió ya volando.
Por lo tanto, el cliente voló fuera de la temporada de espectáculos diarios.
Como funciona ahora
En la práctica, se esperaba que la primera versión no fuera la solución más exitosa. En primer lugar, la presencia de sincronización manual constante es malvada. Es posible que el comando Continuar no llegue al dron debido, por ejemplo, a comunicaciones de radio deficientes. En este caso, todos se irán volando, y él, el pobre, permanecerá. En segundo lugar, es imposible crear rutas complejas, lo que impide la creación de pinturas animadas, solo son posibles las escenas estáticas.
Ahora todo se ha vuelto más fácil: hace aproximadamente medio año, el vendedor lanzó una versión especial del software: Drone Dance Controller, por ejemplo. Aquí conjuró un poco sobre el piloto automático y le enseñó a volar de manera autónoma a lo largo de trayectorias arbitrarias con una clara referencia al tiempo GPS. Las trayectorias se pueden preparar en un editor 3D o usando scripts. El operador ahora debe hacer clic en el botón "Inicio" y dejar de fumar. La salida puede ser algo como esto:
O esto:
Pero, antes de estropear los pulmones, el equipo necesita completar la etapa crucial de preparación para el espectáculo.
Entonces, antes que nada, es necesario preparar la flota: asegúrese de que todos los drones estén en un estado letal, estén configurados correctamente y que no se les haya caído nada durante el transporte.
Paralelamente a esto, el espectáculo en sí debe estar preparado. Comenzamos con la animación que se puede hacer en un editor 3D, por ejemplo, en Blender:
A continuación, convertimos las trayectorias de la animación a un formato que sea comprensible para el piloto automático. Y, antes de partir para volar al campo, verificamos cuidadosamente los simuladores con una evaluación del resultado. La simulación nos da la oportunidad de colocar drones virtuales en las coordenadas necesarias y trabajar con ellos en nuestro software como con dispositivos reales. Puede evaluar su vuelo en tiempo real, así como procesar sus movimientos y visualizar el resultado en algún tipo de escena 3D.
En video: un ejemplo de visualización desde diferentes puntos de vista.
Punto de vista: Visor
Punto de vista: plataforma de lanzamiento
Punto de vista 1
Punto de vista 2
Después de eso, vamos al campo para realizar pruebas. Implementamos la infraestructura (estación terrestre, comunicaciones), organizamos drones. Verificamos que se transportaron bien y que todos los drones se conectan a nuestra estación. Además, el software determina automáticamente qué dron en qué ruta debe volar. Establecemos la hora de inicio y hacia adelante.
Y luego, y el espectáculo en sí.
Por supuesto, sobre "dejar de fumar", fue una broma. Porque directamente durante el vuelo, el operador y los observadores deben monitorear el estado actual de la flota y, si es necesario, tomar una decisión sobre el aterrizaje de emergencia de drones fallidos (en todos los sentidos).
Por supuesto, hay una serie de limitaciones.
Clima: no volamos bajo la lluvia y la nieve (por ahora), y no nos gustan los vientos superiores a 5 m / s. Está claro que el dron volará a 10 m / s, pero la precisión de mantener la posición puede no ser muy buena.
El aire debe ser relativamente libre a las frecuencias utilizadas para comunicarse con drones.
Seguridad: los espectadores deben moverse a cierta distancia del lugar del espectáculo, porque los drones, en general, pueden caerse.
Todo esto debe tenerse en cuenta al planificar.
Total
Puede recoger un enjambre de drones, comprar el software UgCS, obtener recomendaciones de nosotros y comenzar a volar. Si ya tienes una cierta competencia en la cría de drones, entonces todo ni siquiera será muy difícil. Conozco a los muchachos que criaron la prueba de baile para 20 drones 24 horas después de adquirir una licencia y recomendaciones para implementar software (aunque ya tenían una flota). Si no hay competencia, pero desea hacer tales espectáculos, entonces nuestros ingenieros pueden implementar dicho proyecto, capacitar a sus especialistas en todo y continuar apoyándolo. Si solo necesita volar de un espectáculo de una sola vez, también escriba, lo discutiremos.
Referencias