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Der AR.Drone 2.0 Quadrocopter mit intuitiver iOS Steuerung kombiniert Modellbau, Videospiele und erweiterte Realität. Bild: Koco Motion
Antriebe für Quadrocopter

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Die fliegenden Fotografen

Text: Angela Struck für Koco Motion
Sie sind Sportler, Lieferanten, Taxis, Spielkameraden, Fotorgrafen: Drohnen finden sich in immer mehr Applikationen. Bei Drohnen in Quadrocopter-Bauweise werden die Propeller oft durch bürstenlose Gleichstrommotoren angetrieben, die als Außen- oder Innenläufer angelegt sind.

Dazu liefert Koco Motion bürstenlose Innen- und Außenläufermotoren aus seinem Constar-Motoren-Programm. Sie sind beispielsweise in den Quadrocoptern von Parrot verbaut.

Fliegende Augmented Reality

Der AR.Drone 2.0 Quadrocopter mit intuitiver iOS Steuerung kombiniert Modellbau, Videospiele und erweiterte Realität. Er wird über ein iPhone oder iPad ferngesteuert und bietet eine Reihe verschiedener Sensoren, darunter eine HD Frontkamera, eine vertikale Kamera, einen Ultraschall-Höhenmesser und einen absoluten Steuermodus. Die AR.Drone eignet sich für Videospiele wie das AR.Race, ein Spiel mit Hindernisparcours.

Die Reichweite der Drohne liegt bei maximal 50 Metern. Während des Flugs werden Fotos oder Videos per Livestreaming auf das Mobilgerät übertragen. Im Regiemodus lassen sich Flugbewegungen für die Kamera programmieren. Sensoren wie Gyroskop, Beschleunigungsmesser, Magnetometer und Ultraschallentfernungsmesser sowie Bodenkamera sorgen für eine präzise Steuerung und Stabilisierung der Flugbewegungen.

Ruhiges Händchen für Fotos

Die Parrot Bebop Drone ist ein anspruchsvoller Quadrokopter für Hobbyflieger mit Full-HD-Kamera und GPS. Das Digicam-Modul knipst Fotos mit 14 Millionen Pixel und Superweitwinkel. Gesteuert wird die Bebop-Dohne über Smartphone oder Tablet. Die maximale Reichweite von 50 Metern läst sich mittels optionalem Skycontroller auf etwa 2000 m vergrößern. Mithilfe von leistungsstarker Sensorik können die Flugbewegungen präzise gesteuert und Turbulenzen ausgeglichen werden und stabilisieren so die Kamera. Eine kardanische Aufhängung sorgt für die Bildstabilisierung.

Am Motor hängen lassen

Für die Aufhängung von Foto-Drohnen nutzt man das gleiche System wie zur Lagerung von Kompassen: Der Gimbal ist eine kardanische Aufhängung in zwei Ebenen mit rechtwinklig zueinander angeordneten Lagern. Diese Anordnung und ein ausgewogener Schwerpunkt ermöglichen dem mittig zu lagernden Objekt eine dreidimensionale Bewegung. Bei entsprechend ausgerichteten Schwerpunkt werden Bewegungen der Umgebung automatisch ausgeglichen.

Bei Kameras genügt allerdings das Prinzip Schwerpunkt nicht, um das Videobild ordentlich zu stabilisieren. Die geringen Bewegungen und Ruckler der Drohne sind zu schnell für die träge Reaktion der Masse der Kamera. Somit würden Schwingungen und Bewegungen zwar gedämpft, aber nicht eliminiert werden.

Kamera im Lot

Hängt man den Kamera-Gimbal statt an eine drehbare Lagerung an einen Elektromotor, lässt er sich stabil halten. Zum Einsatz kommen hier die schnellen bürstenlosen Motoren aus dem Constar-Portfolio. Ein IMU-Sensor misst Lage und Beschleunigung der Kamera in Echtzeit, um die Kamera über die ermittelten Lagedaten in Position zu halten. Erkennen die Sensoren eine auch nur minimale Lageänderung der Kamera, werden die entsprechenden Motoren an der Gimbal-Lagerung angesteuert, um sie entsprechend entgegengesetzt zu bewegen und damit in Position zu halten.

Um die schnellen und präzisen Bewegungen ausführen zu können, muss die Kamera in der Lagerung extrem ausgewogen sein. Der Schwerpunkt muss auch hier genau mittig liegen, so dass die Motoren in der Nullstellung eigentlich keine Kraft benötigen und die Kamera sich nicht bewegt, obwohl sie in alle Richtungen beweglich gelagert ist. Nur so kann die volle Kapazität und Kraft der Motoren sinnvoll für die Bildstabilisierung und für den Bewegungsausgleich genutzt werden.

Neben dem nötigen Ausgleich der Kamera muss sie sich auch noch selbst bewegen lassen. Mit dem Gimbal lässt sie sich zusätzlich fernsteuern. Dieser wird dann nicht mehr nur zur Bildstabilisierung, sondern auch zur aktiven Ausrichtung der Kamera per Fernsteuerung verwendet.

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