Angepinnt Pixhawk und Arducopter. Stand Ende 2017

    • Pixhawk und Arducopter. Stand Ende 2017

      Im Netz kursieren so viele veraltete, ungenaue oder inzwischen schlicht falsche Informationen, dass es mal nötig erscheint, einen aktuellen Stand Ende 2017 zu beschreiben. Besonders auch, weil der Einstieg vielleicht sehr kompliziert erscheint und wegen der Fülle an Informationen ziemlich verwirrend ist. Fragen dürfen natürlich gerne gestellt werden. (Spot, wenn Du magst, mach doch in Deinem ersten Post einen Link hierher)

      Dieser Thread richtet sich explizit an Einsteiger, und zwar nur für Pixhawk und Arducopter. Es spiegelt natürlich meine Meinung wieder.

      Die wichtigste Frage überhaupt: Wo finde ich Dokumentation?
      Auf der offiziellen Arducopter-Seite: Copter. Die Doku hier ist zu Beginn so aufgebaut, dass man sie eigentlich wirklich nur Seite für Seite durchklicken muss. Allerdings, in Englisch.

      Was ist eigentlich Pixhawk?
      Pixhawk ist eine Flightcontroller-Architektur, genauer gesagt, die Hardware davon. Früher wurde der Pixhawk von einem US-Unternehmen von 3DR produziert und vertrieben, tatsächlich ist das Design aber schweizerisch. 3DR hat sich aus dem Hardwaregeschäft inzwischen zurückgezogen (ja nicht ganz, aber dazu später), und spielt dabei keine Rolle mehr. Da die Pixhawk-Architektur offen ist, kann prinzipiell jeder einen produzieren. Genaugenommen gibt es also keine "Clone", meistens werden die chinesischen NoName-Nachbauten aber trotzdem so bezeichnet.

      Was ist Arducopter?
      Arducopter ist ein sogenannter Flightstack, sprich die eigentliche Software auf einem Pixhawk, die alles steuert.

      Was ist da jetzt aber Ardupilot?
      Ardupilot ist quasi das übergeordnete Open-Source-Projekt des Arducopters. Arducopter ist ein Teil von Ardupilot, zu dem auch noch Arduplane (Flugzeug), Ardurover (für alles bodengebundene), Arduboat (Boote), neuerdings Ardusub (U-Boote) und ein Antennentracker gehören. Die alle laufen auf einem Pixhawk. Ganz einfach [IMG:http://www.kopterforum.de/public/style_emoticons/default/smile.png] Wir reden jetzt hier einfach immer vom Arducopter.

      Läuft auf dem Pixhawk nur Arducopter?
      Nein, es gibt auch noch den sogenannten PX4-Flightstack. Der hat inzwischen mit dem Arducopter nicht mehr viel zu tun, auch wenn sie eine gemeinsame Vergangenheit haben. Den PX4-Stack behandeln wir hier jetzt aber nicht.

      Läuft der Arducopter nur auf dem Pixhawk?
      Nein, es werden verschiedene Hardwareplattformen unterstützt, Pixhawk, Pixracer, und auch Lösungen auf RaspberryPI-Basis (Navio) oder Beaglebone mit Linux. Auch Intel Aero gehört beispielsweise dazu.

      Was heisst beim Arducopter "Release", "Beta" und "Master"?
      Ganz einfach. Die Release ist die aktuelle freigegebene Version, im Moment 3.5.3. Die Beta ist, wie der Name sagt, die Testversion der nächsten kommenden Version. Meistens sind die Betas bereit sehr stabil und haben nur noch kleinere Fehler. Aktuell ist die Beta die 3.5RC8, also der 8. Release Candidate der kommenden 3.5. Eine Beta ist nicht für einen Anfänger. Master wiederum ist die aktuelle Entwicklerversion, die kann alles enthalten, bis hin zu kapitalen Fehlern. Die gehört auf keinen normalen Kopter.

      Ich habe gelesen, der Pixhawk/Arducopter sei kompliziert einzustellen, man spricht von Parameter-Orgien?
      In der Regel schlicht Blödsinn. Die meisten Parameter eines Arducopters wird ein normaler User nie brauchen oder verstellen. Die Vorurteile haben tatsächlich meistens etwas damit zu tun, dass auf Grund von irgendwelchen Infos aus dem Netz an irgendwelchen der >500 Parametern des Arducopters herumgestellt wird, ohne dass man eigentlich genau weiss, um was es eigentlich geht. Müssen tut das aber keiner. Das haben die Entwickler inzwischen auch verstanden, deshalb werden die meisten Parameter inzwischen beim Mission Planner, einer der Möglichkeiten, einen Arducopter einzurichten, ausgeblendet (Umschaltbar unter Config/Tuning/Planner/Layout). Eiserne Regel beim Arducopter: Stelle niemals an Parametern herum, die Du nicht begreifst!

      Welche Hardware soll ich nehmen?
      Es gibt den Pixhawk in vielen Varianten, von Markenherstellern und von chinesischen NoName-Produzenten. Die sind meistens viel billiger, aber leider ist es eben so, dass man im Endeffekt nie genau weiss, was da genau verbaut wurde. Die chinesische Kostenoptimierung geht leider so weit, dass zwei identisch aussehende Teile im Abstand von wenigen Wochen gekauft, unterschiedlich sein können. Es werden da gerne mal Teile verbaut, die eigentlich nicht ganz den Vorgaben entsprechen, aber im Einkauf günstiger sind - in der Hoffnung, dass dann trotzdem noch alles funktioniert. Aber das ist stets ein Risiko. Mein Rat zur Hardware: Kaufe als Anfänger einen vernünftigen Pixhawk, der dem Layout der letzten Version von 3DR entspricht, also Version 2.4.6. Diese gibt es auch von deutschen Händlern, gut ist beispielsweise der Pix32 von Holybro. Der hat nebenbei noch den Vorteil, dass da gleich ein passendes Stromversorgungsmodul dabei ist. Denn der Pixhawk 2.4.6 ist das nach wie vor das Referenzmodell, auf das sich auch die meiste Doku bezieht.
      Den Holybro gibt es z.B. in Deutschland hier: https://synosystems....controller.html oder hier: https://www.fpv24.co...xhawk-set-pix32
      Alternativ, der aktuellste und technisch modernste von Arducopter unterstützte Typ ist derzeit ist der Pixhawk 2.1 ("The Cube"), aber dann musst man mehr lesen und adaptieren, denn da sind einige Dinge anders. Er ist auch teurer, und auch größer/schwerer.
      Dann gibt es den Pixracer, eine Weiterentwicklung des Pixhawks, der in Bulgarien gefertigt wird. Er hat eigentlich modernere Sensorik, ist aber in vielen Details anders- und hat z.B. weniger PWM-Ausgänge. Dafür ist er kleiner. Ich empfehle ihn nicht unbedingt einem völligen Pixhawk-Anfänger. Schon gar nicht die im Umlauf befindlichen Clone der üblichen China-Direktvesender, denn hier wurden teilweise Kompromisse eingegangen, die einen Anfänger eventuell überfordern.
      Deshalb gehe ich hier auch auf alle anderen Derivate (Pixhawk Mini, Pixfalcon, Pixhawk "3" und wie sie alle heissen) nicht ein.

      Was ist denn dieser "Pixhawk 2.4.8", der bei ebay usw. so günstig angeboten wird?
      In Kurzform ist das kein richtiger Clon, sondern eher ein Derivat, bei dem chinesische Designer einfach alles aus Kostengründen weggelassen haben, was sie für überflüssig fanden. Es gibt davon derzeit üblicherweise eine "weiße" Version und eine "schwarze". Die höhere Versionsnummer soll eine Verbesserung gegenüber der letzten Referenzversion vorspiegeln, ist aber reines Marketing. Zumindest der "weiße" 2.4.8 scheint recht gut zu funktionieren, bei der "schwarzen" Variante sind Versionen mit minderwertigem Barometer im Umlauf. Der Preis ist natürlich verlockend, aber ... Hey, it's your own risk, deshalb rate ich keinem Neueinsteiger dazu.

      Was hat es mit dem ominösen 1MByte-Bug auf sich?
      Die in den frühen Pixhawks verbauten STL-Prozessoren hatten einen Bug, der dazu führte, dass nicht mehr als 1MByte Firmware-Speicher verwendet werden konnte. Dieser Bug wurde mit der Chiprevision 3 behoben. Ich habe in den letzten zwei Jahren bis zum billigen Chinaclon einen einzigen Chip mit einer Revision vor V3 mehr gesehen. Korrekt ist, dass Arducopter inzwischen auf die > 1Mbyte zugeht und diese eigentlich schon überschritten hat. Das ist in der Praxis (noch) nicht relevant, wird aber irgendwann werden.

      Ist der "originale" Pixhawk dann nicht schon veraltet?
      Nein, keine Sorge. Die Ardu-Entwicklung nimmt wie gesagt immer noch den originalen Pixhawk als Referenz. Und der wird noch einige Zeit ausreichen. Auch die neueren Varianten beruhen nach wie vor auf dem gleichen Prozessor.

      GPS? Was soll ich nehmen?
      Der Standard schlechthin sind die uBlox M8n-Module. Leider gibt es die auch inzwischen von diversen Chinaherstellern als Fälschungen, die den Markt damit überschwemmen. Wer Ärger aus dem Weg gehen will, nimmt auch da wieder etwas vom europäischen Händler (Drotek), die weißen Module aus China (diese sind etwas kleiner und teurer, ca. 40-50€) sind bislang unauffällig. Auch hier wieder Links: https://www.fpv24.co...o-m8n-gps-modul oder https://synosystems....v-21-modul.html . Beim Pixhawk 2.1 nimmt man sinnigerweise das dazu passende Here-Module, das eigentlich ein M8n ist. Manchmal liest man, man solle unbedingt darauf achten, dass das GPS-Modul als Magnetometer statt dem "üblichen" HMC5883L, den HMC5983 haben sollte. Ich persönlich kann das nicht bestätigen.

      Wie wird der Pixhawk mit Strom versorgt?
      Die Stromversorgung erfolgt beim Pixhawk über ein kombiniertes BEC-/Sensormodul, dass zum Einen die Versorgungsspannung bereitstellt, aber auch die Lipospannung selbst und die aktuell fließende Stromstärke. Der Pixhawk braucht an seinem Eingang nicht 5V, nicht 6V, sondern 5,3V. Das hängt mit der Möglichkeit zusammen, den Pixhawk redundant mit Strom zu versorgen. Liefert Euer Modul keine 5,3V, kauft Euch ein Neues. Die in manchen Dokus aufgeführte "4S"-Problematik aus alten 3DR-Zeiten gibt es bei modernen, guten Modulen übrigens nicht mehr. Die kommen mit 6S, teilweise bis 10S klar.

      Wie ist es mit Funkempfängern?
      Der Pixhawk kommt mit allen modernen Summensignalen klar (PPM, SBus). Er kann aber keine getrennten PWM-Signale pro Kanal verarbeiten. In dem Fall von Alt-Hardware braucht man einen PWM-PPM-Umsetzer, Der Empfänger wird vom Pixhawk mit Strom mitversorgt.

      Mit welchen ESC kann der Pixhawk umgehen?
      Mit allen modernen, entweder über PWM oder Oneshot. Oneshot (Stand 06/2017) scheint ab und an noch etwas zu holpern, deshalb rate ich zu Beginn zur klassischen PWM-Ansteuerung. Alle BL-Heli, Hobbywing und Ähnliche sollten problemlos funktionieren.

      Was ist mit Telemetrie?
      Der Pixhawk unter Arducopter ist auf Grund seiner Architektur eigentlich auf eine vollständige Telemetrieverbindung mit einer Bodenstation ausgelegt. Das heisst aber nicht, dass er diese zwingend braucht. Eine Minimal-Telemetrie ist aber, wie bei Koptern üblich, immer sinnvoll. Die primitivste Form der Telemetrie ist der dazugehörende Piepser, damit er wenigstens akustisch melden kann, wenn ihm im Flug der Saft ausgeht und er in den Failsave geht ;) Für Frsky Taranis z.B. gibt es Möglichkeiten, deren Telemetrie anzubinden, es gibt für FPV massig OSDs, oder man nimmt eben eine richtige Telemetriestrecke. Gängig sind dabei:
      • Billig-Telemetrie über 433MHz-China-Funkstrecke, das ist eigentlich nur eine serielle Verbindung per Funk
      • Telemetrie über hochwertige Funkstrecken (SiK, 3DR) im 433MHz oder 868MHz-Band (915MHz ist in Europe nicht zulässig!)
      • Telemetrie über LoRa-Module 868MHz
      • Telemetrie über Longrange-WiFi / WLan
      • Manche Fernsteuerungen haben einen vollständigen Mavlink-Telemetriekanal, wer z.B. das TBS Crossfire verwendet, hat eine vollständige Mavlink-Telemetriestrecke schon dabei
      Wenn man eine vollständige bidirektionale Telemetriestrecke eingerichtet hat, kann das Potential von Pixhawk/Ardukopter voll ausschöpfen.

      Was ist eigentlich diese Ground Station, muss ich die haben?
      Im Gegensatz zu anderen Architekturen gibt bei Arducopter keine eigene Konfigurations-Software. Das Updaten, Einrichten und Konfigurieren machen diese Ground Station - Programme quasi mit. Die drei "großen" sind der Mission Planner auf PC, der APM Planner auf PC oder Mac, und die QControlstation auf PC, Mac oder Linux (Android oder iOS auch noch, aber nicht zum Einrichten). Also ja: eine von denen muss man haben. Bei der Ersteinrichtung auf dem PC empfehle ich den Mission Planner, in dem sind immer die aktuellsten Änderungen, Erweiterungen usw. implementiert. Das ist quasi der Standard, zumal der Mission Planner einen Installations-Wizard hat und inzwischen die meisten Parameter ausblendet, um Einsteiger nicht zu überfordern. Auf dem Mac empfehle ich die qGroundControl.

      Gibt es auch etwas für Tablets?
      Natürlich. Für Android gibt es die Tower App (V.4 aktuell) und qGroundControl, für iOS qGroundControl und Sidepilot.

      Wie muss der Pixhawk eingebaut werden?
      Eine der großen Schwächen des Pixhawks ist seine Vibrationsempfindlichkeit. Der Pixhawk muss zwingend entkoppelt eingebaut werden. Die gängige Methode ist es, den Pixhawk mit (bei guten Sets beiliegenden) vier kleinen selbstklebenden Schaumwürfeln, jeweils einer an jeder Ecke, aufzukleben. Es gibt inzwischen auch komplette Dämpferplatten mit Gummies, die gehen auch, sind aber meistens sperrig und schwer. Einen Pixhawk niemals flächig aufkleben, und niemals starr montieren. Die sonst auftretenden Vibrationen verwirren die IMU so, dass es zum Flyaway kommen kann.

      Ich lese beim Einbau auch oft davon, dass für den externen Kompass "Roll180" eingestellt werden muß?
      Die "Roll180"-Legende kommt aus den vergangenen APM-Zeiten. Der Pixhawk hat die gleiche Magnetometer-Ausrichtung wie ein gutes GPS. Also, kauft Euch ein Gutes und ihr erspart Euch hier viele potentielle Probleme (wiederhole ich mich gerade?).

      Was kommt nach dem Einbau?
      Beim Mission Planner den Installations-Wizard durchgehen. Passende Firmware auswählen (Quad, Hexa, Octo). Accelometer-Calib, Kompass-Calib, RC-Calib (WICHTIG, wird irgendwie oft vergessen!). Verkabelung, Motorlaufrichtung einmal mehr überprüfen, als man denkt, sie zu brauchen. Keine Parameter umstellen, die man nicht kennt. Backup der original-Parameterliste nach dem Wizard machen.

      Wie ist das beim Arducopter mit PIDs, Gains usw.?
      Beim Arducopter gibt es keine "einfachen "Gains. Die PID-Werte sind per Default so gewählt, dass jeder einigermaßen vernünftig gebaute Kopter irgendwie damit in der Luft bleibt. Aber: sie sind weit entfernt vom Optimum. Also erschreckt nicht, wenn sich Euer Kopter damit anfühlt, als wäre er eine flügellahme Ente im Honigbad. Das wird sich ändern. Dazu hat der Arducopter ein Verfahren, dass so, in dieser Perfektion absolut einzigartig ist: Das Autotune. Dabei ermittelt der Arducopter selbst die nötigen optimalen PID-Werte, und zwar so gut, dass nur wirklich erfahrene Steuerer die manuell besser einstellen könnten. Ein Pixhawk mit Arducopter ist mit gut ermittelten Werten einer der präzisesten Flight Controller, die es derzeit gibt (und schlägt dabei weit teuerer Systeme) Zum Stand der derzeitigen Release-Version 3.5.3 kann das das Autotune auch mit GPS-Unterstützung im Loiter- oder PosHold-Modus erfolgen. Autotune braucht einen möglichst windstillen Tag und Platz (für Einsteiger: je nach Koptergröße nicht unter +/- 30m frei in alle Richtungen, bei GPS-unterstützem Autotune so etwa +/-10m, besser mehr).
      Es hält sich in einigen Foren immer noch die Meinung, auf Autotune zu verzichten, weil da der Kopter schon gekippt/geflippt/runtergefallen ist. Das ist Unsinn. Richtig ist, dass Autotune eine extrem hohe Belastung für den Kopter darstellt. Sprich, beim Autotune kommen Aufbaufehler und -schwächen recht gnadenlos zu Tage. Aber ein Kopter, der beim Autotune Probleme macht, würde die früher oder später auch sonst zeigen (bei "normalen" Aufbauten, wir reden hier nicht von Exoten).

      Wie mache ich den ersten Start?
      Nach einem ersten vorsichtigen Start im Stabilized-Mode (den Thrust-Expo sehr weich einstellen), schauen, ob der Kopter stabil fliegt. Im Stabilized gibt es keine Höhenregelung, kein GPS oder Ähnliches. Einfach mal vorsichtig den Kopter starten und wieder absetzen. Dann der nächste Schritt: AltHold testen. Schauen, ob die barometrische Höhenregelung geht, dann hält der Pixhawk die Höhe selbst, der Schubhebel gibt dann eben keinen Schub mehr an, sondern dient zur Höhenregelung.

      Man liest oft, man soll nur im Stablizied-Mode starten und erst dann auf die Althold- oder GPS-Modi umschalten
      Ehrlich? Ich starte meine Kopter faktisch ausschließlich im Loiter, habe die Starthöhe auf 2m eingestellt. Ich bin viel zu faul zu etwas anderem, und wenn der Kopter funktioniert, geht das auch. Wenn das nicht geht, stimmt etwas mit dem Kopter nicht. Wenn ich im Loiter oder Poshold starte, weiss ich auch sicher, ob die Home Position gesetzt ist und der Fence gültig ist.

      Fence? Geofence?
      Das ist nicht zu verwechseln mit den Zwangsmaßnahmen bei anderen Flight Controllern. Beim Arducopter ist der Steuerer selbst dafür verantwortlich, ob der dort, wo er gerade ist, starten darf oder nicht. Es gibt kein Geoblocking. Der Arducopter hat ein Geofence-System, das man auch aktivieren sollte. Das bedeutet, überschreitet der Kopter eine eingestellte Höhe oder Entfernung, dass kehrt er, korrekt eingestellt, einfach zum Startpunkt zurück. Am Anfang sind 500m Durchmesser und 100m Höhe kein Fehler, das schützt vor Benutzerfehlern.

      Kommentare und Ergänzungen willkommen :)

      Viele Grüße,
      Stefan
    • Hallo Stefan,

      klasse Übersicht und Einstiegshilfe. Ich würde bei der Hardeware noch beim Pixracer ergänzen:

      Falls jemand mit aktuell 6 PWM Ausgängen auskommt, ist der genauso Anfängertauglich wie der Pixhwak. Die aktuellen Fimrwares für Kopter und Fläche (die bilde ich mir ein zu überschauen) erkennen den einwandfrei.

      Der Pixracer (habe inzwischen 3 davon laufen) hat einige wesentliche Vorteile gegenüber dem Pixhawk 1:

      1) Die besseren Sensoren werden auch von Ardupilot seid einiger Zeit mit der möglichen höheren Frequenz ausgelesen, mit dem Ergebnis, dass die Vibrationsdämpfung nicht mehr so gut sein muss bzw. ganz entfallen kann (Im kleinen Quad habe ich keine wirkliche Dämfung mehr drinnen, der Pixracer klebt auf einem Servotape)

      2) Die ätzend zu lösenden DF-13 Stecker sind durch einfachst zu lösende "Click" JST-GHR Stecker ersetzt.

      3) Ein "Out-of-the-Box" WiFi Modul wird mitgeliert

      4) Für die FrSky/Taranis Telemetrie ist die Hardeware Onboard bereits enthalten. Lediglich ein Kabel zum FrSky Rx zusätzlich anzustecken.

      Zum Nachteil der lediglich 6 PWM-Ausgänge, hier lesen ja nicht nur Anfänger ;)

      Meine jetzt nicht den CAN-Bus, sondern die Idee und Umsetzung:
      discuss.ardupilot.org/t/e-flit…cer-and-sbus-output/21999

      LG Rolf
    • Hallo Stefan,

      ich habe die "Original" Pixracer - und ärgere mich aktuell, dass Nick seinen Laden in Bulgarien (EU) zugemacht hat. Soweit ich das bisher sehe, Verkauf leider nur noch aus den USA mit ensprechend hohen Versandkosten (By the way, da sollte der US Präsident mal nach den Ursachen seines beklagten handelsbilanzdefizits zu vielen ländern was ändern - Hauptgrund, wieso ich so selten in den USA bestelle, ist deren Freudenhauspreise für den Versand)

      SBUS über Telemtrieausgang ist kurz davor, in MASTER übernommen zu werden:
      github.com/ArduPilot/ardupilot/pull/7270
      Mark Whitehorn (=kdOaij) hat auf seinem Brunch schon eine erfolgreiche Umsetzung für den Pixracer. Schreib ihn einfach an, wenn Du näheres wissen willst oder ob er Dir eine fertig compilierte Version schickt, wenn Du nicht warten willst.

      LG
      Rolf
    • Kleiner Hinweis: bislang waren die 2.4.8 im weißen Gehäuse funktionell ja ok, nur die im schwarzen Gehäuse auffällig.

      Ich habe leider gerade den ersten "weißen" Pixhawk 2.4.8 in der Hand, der mit einem 5607 statt einem 5611 als Barometer bestückt ist. Anscheinend lernen die chinesischen Ramsch-Cloner dazu.

      Auffällig ist, dass der Pix zwar äußerlichähnlich wie die bislang "guten" weißen 2.4.8er aussieht, aber außen der Schriftzug 2.4.8 fehlt. Innerlich ist es keine der violetten Platinen, sondern eine schwarze, und auch unsauberer gelötet. Einschließlich eines per Hand nachgelöteten Teils (Widerstand oder Kondensator, muss ich noch schauen) und mindestens einer Lötbrücke. Hat hier jemand zufällig noch einen "5607"-Pix? Dann könnte man mal vergleichen.

      Ich versuche gerade noch in Erfahrung zu kommen, aus welcher Quelle der Pix mal ursprünglich kam.

      Viele Grüße,
      Stefan
    • Rolf schrieb:


      was ist ein 5607"-Pix ?

      Jaja, wenn Stefan am Tippen ist ... sorry :)

      Ich meinte damit einen 2.4.8-Pixhawk mit dem falschen Barometer. Also einer mit einem MS5607 statt dem korrekten MS5611. Das ist bei mir ein 5607-Pix :)

      Das kann man aber nur am Chip selbst sehen. Das kam bislang eben in der Regel nur bei den 2.4.8 im schwarzen Gehäuse vor, jetzt habe ich einen hier: falsches Barometer, weißes Gehäuse.

      (Und offen gesagt, könnte ich wegen dieser Produktmogelei langsam kotzen, sorry. Andauernd kommt irgendein chinesischer Heini wieder auf irgendeine dämliche "Gewinnoptimierungs"- Idee)

      Viele Grüße,
      Stefan