Hotéis e parques de diversões precisam de shows de drones. Artistas e fogos de artifício são bons, mas não o suficiente. Você precisa criar algo brilhante para os convidados. Um show de drones é exatamente isso. Participamos do projeto de organização regular de shows de drones para um parque de diversões estrangeiro.
E agora sabemos como fazer os mesmos shows na Rússia.
Quando se trata de um enxame de 300 ou 1.000 veículos na frota, a precisão do posicionamento (ou seja, a localização de cada drone individual em relação ao solo e entre si) não desempenha um papel especial. Esta é uma massa acelerada, onde as partículas estão a uma distância de vários metros uma da outra. Massa muito cara. Mais ou menos, o medidor não importa aqui: eles aceitam porque estão longe do espectador e porque realmente existem muitos drones. Mesmo que algumas peças caiam - tudo bem. Mas aqui hotéis e parques, organizadores de eventos não de grande escala, por exemplo, precisam de drones na quantidade de 20 a 90 peças, e aqui o posicionamento é crítico.
Nesse caso, você pode ter apenas precisão e sincronismo. Resolvemos esse problema.
Por que e como foi tudo
A CROC possui uma divisão de robótica. Ele surgiu em 2012 e está envolvido em várias coisas interessantes, mas sua principal direção é o controle de UAV. Estamos cortando nossos próprios softinks para controlar drones e resolver tarefas fora do padrão. Os participantes da competição de 2013 podem estar cientes
desse código do github que desenvolvemos e usamos para controlar o drone na competição de drones voadores. Naquela época, estávamos resolvendo uma nova tarefa para o mercado - congelar o drone no lugar certo, evitando cuidadosamente cantos e obstáculos. Hoje isso parece ridículo.
Além disso, estamos realizando projetos de gerenciamento de UAV com base no software do fornecedor, incluindo o software de engenharia SPH. Eles possuem uma estação terrestre de software UgCS e um centro de comando completo para grandes áreas de dronagem. O UgCS pode controlar um grande grupo de veículos não tripulados, o que o distingue das estações convencionais de controle de solo. Por administração, entendemos planejar uma rota de vôo, por exemplo, para operações de resgate ou voar em torno de um perímetro de segurança, enviando comandos remotos e monitorando o status dos veículos. De fato, para shows de drones, aproximadamente as mesmas funções são necessárias no centro de comando. E agora, com base na plataforma UgCS, o software Drone Dance Controller altamente especializado apareceu, mas isso não aconteceu imediatamente.
E como foi
Suave A primeira versão, que meu parceiro e eu testamos em pouco tempo, usava a funcionalidade padrão da maioria dos drones civis, ou seja, voando ao longo de uma determinada rota. Uma rota é um conjunto de coordenadas entre as quais um drone se move em uma linha reta a uma determinada velocidade, fazendo algo útil ao longo da estrada. Para a maioria das tarefas resolvidas pelos drones, esse planejamento de voo é mais que suficiente. Mas pelo menos não há sincronização de tempo, ou seja, é difícil forçar o drone a estar em um determinado ponto no momento certo, o que é essencial para um voo em grupo. No entanto, a primeira versão é a primeira, para construí-lo rapidamente e começar a voar. Traçamos rotas da maneira padrão (no UgCS, é claro), carregamos nos drones - e avançamos.
A sincronização do vôo foi feita, como esperado, na testa. Nas rotas dos drones, foram identificados pontos onde o drone parou e esperou um comando do solo para continuar o voo. Nós os chamamos de pontos de sincronização. O operador em terra tinha que garantir que todos os drones chegassem aos pontos de sincronização e enviar a eles o comando "Continuar" para continuar o voo.
Ferro A primeira versão utilizava apenas rotas do tipo padrão e, como resultado, permitia o uso de drones de diferentes fabricantes. Mas decidimos imediatamente consertar a plataforma de destino e realizar todos os testes nela.
Não havia drones prontos para o show naquele momento. Eles não estão no momento da redação, mas há esperança de que eles apareçam em breve. Enquanto isso, você deve coletar você mesmo. Nós os montamos com base em uma estrutura de 450 mm e escolhemos o Pixhawk de código aberto como piloto automático, por um lado, para desatar as mãos, tanto em hardware quanto em firmware. Por outro lado, para que os usuários possam comprar facilmente todos os componentes necessários e montar o produto certo por conta própria. Mas, em geral, apenas o piloto automático é estritamente corrigido. Outros elementos estruturais são opcionais.
E um ponto importante - imediatamente começamos a nos concentrar na tecnologia GPS RTK. Ele permite alcançar precisão de centímetro do posicionamento em relação à estação base terrestre (precisão GPS convencional de 3 ou mais metros).
Sim, o GPS RTK complica tudo, porque requer a disponibilidade de receptores com suporte a GPS RTK a bordo de cada dispositivo, para o qual você precisa enviar dados constantemente a partir de uma estação terrestre. Mas não havia nada a ser feito: entendemos que nós e nossos clientes não alcançaríamos imediatamente grandes frotas. Com centenas e milhares de drones no ar, você pode desenhar figuras volumétricas em grande escala, nas quais a posição de cada drone não é muito crítica para os olhos. E o que pode ser desenhado com dezenas de drones? Provavelmente, serão algumas pequenas figuras geométricas simples e suas transformações, para as quais a precisão do vôo é absolutamente crítica. Grosso modo, os drones devem ser capazes de alinhar em linha reta, agradável aos olhos e sem falhas.
Além disso, os drones em Atlanta carregam LEDs RGB. O trabalho deles pode ser incorporado à missão ou pode ser controlado a partir do solo, mas, ao mesmo tempo, a carga adicional no canal de rádio deve ser levada em consideração. No entanto, em vez de LEDs, o drone pode transportar peças pirotécnicas, embora, é claro, você tenha muito cuidado com elas.
Aqui está um exemplo de um dos primeiros vôos na primeira versão de hardware e software (e apenas com pirotecnia). As linhas normais também são claramente visíveis (bem, ok, ok. Ainda havia algo para trabalhar.) E sincronização manual. Ou seja, cerca de 40 a 50 vezes durante o show, o operador clicou em "Vamos mais longe" e, em seguida, a próxima equipe foi enviada aos drones para todos.
Mas algo aconteceu já voando.
Assim, o cliente voou fora da temporada de shows diários.
Como isso funciona agora
Na prática, a primeira versão não era a solução mais bem-sucedida. Em primeiro lugar, a presença de sincronização manual constante é ruim. O comando Continuar pode não alcançar o drone devido a, por exemplo, más comunicações de rádio. Nesse caso, todos voarão para longe e ele, o pobre, permanecerá. Em segundo lugar, é impossível criar rotas complexas, o que impede a criação de pinturas animadas, apenas cenas estáticas são possíveis.
Agora tudo ficou mais fácil: cerca de meio ano atrás, o fornecedor lançou uma versão especial do software - Drone Dance Controller, por exemplo. Aqui, ele conjurou um pouco o piloto automático e o ensinou a voar autonomamente ao longo de trajetórias arbitrárias, com uma clara referência ao tempo do GPS. Trajetórias podem ser preparadas em um editor 3D ou usando scripts. O operador agora precisa clicar no botão "Iniciar" e parar de fumar. A saída pode ser algo como isto:
Ou isto:
Mas, antes de estragar os pulmões, a equipe precisa concluir a etapa crucial da preparação para o show.
Portanto, antes de tudo, é necessário preparar a frota: verifique se todos os drones estão em um estado letal, corretamente configurados e que nada caiu deles durante o transporte.
Paralelamente, o show em si deve ser preparado. Começamos com a animação que pode ser feita em um editor 3D, por exemplo, no Blender:
Em seguida, convertemos as trajetórias da animação em um formato compreensível para o piloto automático. E, antes de sair para voar para o campo, verificamos cuidadosamente os simuladores com uma avaliação do resultado. A simulação nos dá a oportunidade de colocar drones virtuais nas coordenadas necessárias e trabalhar com eles em nosso software e em dispositivos reais. Você pode avaliar o voo deles em tempo real, bem como pós-processar seus movimentos e visualizar o resultado em algum tipo de cena 3D.
Em vídeo - um exemplo de visualização de diferentes pontos de vista.
Ponto de vista: Visualizador
Ponto de vista: plataforma de lançamento
Ponto de vista 1
Ponto de vista 2
Depois disso, vamos ao campo para testes. Implementamos a infraestrutura (estação terrestre, comunicações), organizamos drones. Verificamos que eles transportaram bem e que todos os drones se conectam à nossa estação. Além disso, o software determina automaticamente qual aeronave em que rota deve voar. Definimos a hora de início - e o encaminhamos.
E então - e o próprio show.
Claro, sobre "parar de fumar" - era uma piada. Como diretamente durante o voo, o operador e os observadores devem monitorar o estado atual da frota e, se necessário, tomar uma decisão sobre o pouso de emergência de drones com falha (em todos os sentidos).
Obviamente, há várias limitações.
Clima: não voamos sob chuva e neve (por enquanto) e não gostamos de ventos acima de 5 m / s. É claro que o drone voará a 10 m / s, mas a precisão de manter a posição pode não ser muito boa.
O ar deve estar relativamente livre nas frequências usadas para se comunicar com os drones.
Segurança: os espectadores devem ser movidos a uma certa distância do local do show, porque os drones, em geral, podem cair.
Tudo isso deve ser levado em consideração no planejamento.
Total
Você pode coletar um monte de drones, comprar o software UgCS, obter recomendações de nós e começar a voar. Se você já possui uma certa competência na criação de drones, tudo nem será muito difícil. Conheço os caras que fizeram o teste durante 20 drones 24 horas depois de adquirir uma licença e recomendações para a implementação de software (apesar de já terem uma frota). Se não houver competência, mas você deseja fazer esses shows, nossos engenheiros podem implementar um projeto, treinar seus especialistas em tudo e continuar a apoiá-lo. Se você precisar apenas fazer um show único - também escreva, discutiremos.
Referências