flugrobotertechnik vielseitig, intelligent, sicher · flugrobotertechnik vielseitig, intelligent,...

36
Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung www.emqopter.de

Upload: others

Post on 27-Oct-2019

27 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

Flugrobotertechnik

Vielseitig, Intelligent, Sicher

Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

www.emqopter.de

Page 2: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

Inhalte

Emqopter ist Ihr Partner zur Freisetzung ruhender Potentiale mittels modernster Flugrobotertechnik. Optimieren Sie Abläufe und sparen Sie Kosten durch intelligente, vielseitige Lösungen, maßgeschneidert für Ihre Anwendung in Industrie, Gewerbe, Forschung und Bildung. Profitieren Sie von mehr Intelligenz, Sicherheit und Effizienz!

Sicherheit durch Intelligenz -

Effizienz durch Vielseitigkeit.

2

Page 3: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

Vollautonome Lieferdrohnen

Die erste genehmigungsfähige, vollautonome Lieferdrohne mit automatischer

Landeplatzdetektion und zum Patent angemeldeter Sensorik

Seite 4

Der Quanipulator – die fliegende Hand

Als universelles Werkzeug ist der Quanipulator ein

High-Tech-Meisterstück für Forscher, Entwickler und Bastler

Seite 8

Flugassistenzsysteme als Module

Unsere Flugassistenzsysteme als Plug & Play Module unterstützen Sie bei der

Befliegung von anspruchsvollen Objekten mit intelligenter Flugrobotertechnik

Seite 10

Quadrotor Control System als Lehraufbau

Das motivierende und vielseitige Lehr- und Entwicklungssystem für den

Informatikunterricht an Schulen und Hochschulen

Seite 22

3

Page 4: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

Die erste urbane vollautonome LieferdrohneDer vollautonome Transport durch die Luft spart Zeit und Geld! Dank

intelligenter Sensorik erfolgt der komplette Flug von Start bis Landung

autonom. Statt im Stau zu stehen und Abgase zu produzieren, fliegt die

Lieferdrohne autonom auf kürzester Strecke durch die Luft ans Ziel.

Das schont Ihren Geldbeutel, die Umwelt und macht außerdem noch Spaß!

4

Page 5: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

IHR RUNDUMSORGLOSPAKETFÜR MAXIMALE FLEXIBILITÄT, EFFIZIENZ UND SICHERHEIT

Logistik muss schneller, vollständig planbar und kostengünstiger werden.

Das sind unsere Ansprüche an die Logistik von morgen. Um Ihnen den

Einstieg in die Logistik von morgen so komfortabel wie möglich zu gestalten,

haben wir Ihnen ein Rundumsorglospaket geschnürt:

EinrichtungZur Inbetriebnahme kommen wir zu Ihnen vor Ort und richten die Lieferstrecke für Sie ein.

SchulungIhr Personal wird entsprechend der gesetzlichen Vorgaben in Theorie und Praxis von uns qualifiziert.

ServiceSelbstverständlich sind wir gerne jederzeit für Sie da.

WartungEntsprechend der gesetzlichen Vorgaben führen wir Wartung und Reparatur durch.

GenehmigungWir kümmern uns für Sie um die Genehmigung beim Luftamt.

5

Page 6: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

Unsere voll autonome Lieferdrohne ist die optimale Lösung für den flexiblen

und effektiven Transport von Kleinteilen! Als Oktokopter mit redundanten

Motoren ist die Lieferdrohne in der Lage, Lasten bis zu 2kg aufzunehmen und

autonom, d.h. ohne Eingreifen eines Piloten, zum Bestimmungsort zu

transportieren. Profitieren auch Sie von den Vorteilen, die Ihnen dieses

Meisterstück High-Tech bietet:

6

IHRE VORTEILE

Das System:

Leergewicht: ca. 9 kg

Max. Abfluggewicht: ca. 12 kg

Rotoranzahl: 8

Spannweite: 140 cm

Transportvolumen: ca. 20 l

Komm. Reichweite: ca. 2 km

Flugzeit: ca. 15 Minuten

Voll-Redundante Steuerung und Elektronik

Bewährtes Sicherheitskonzept

Genehmigungsfähig für beliebige Flüge

außerhalb der Sichtweite des Piloten

Kostenersparnis

Maximale Flexibilität

Emissionsfreier Transport

Höchste Planungssicherheit

Zukunftsweisende Technologie

Optimal für den Kleinteiltransport

5 % der Unterhaltskosten eines PKWs

85 % Energieersparnis gegenüber E-Autos

Page 7: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

ZUM PATENT ANGEMELDETE SENSORIK FÜR NOCH MEHR SICHERHEIT UND ZUVERLÄSSIGKEIT

Mit dem zum Patent angemeldeten Sensorsystem findet unsere

Lieferdrohne auch ohne einen Piloten den geeigneten Landeplatz!

Dadurch erreichen wir ein neues Maß an Zuverlässigkeit und können auch

in kritischen Situationen die Mission sicher beenden!

Gleichzeitig wird die Sensorik zur Kollisionsvermeidung eingesetzt,

wodurch die Zuverlässigkeit des Systems zusätzlich steigt! Dies ermöglicht

einen voll autonomen Flug von Start bis Landung und von Hof zu Hof.

7

Die erste voll autonome Lieferdrohne –

entwickelt von Emqopter – entstammt einem

Projekt mit der JOPP Automotive GmbH zum

Transport von Kleinteilen und Lebensmitteln

zwischen zwei Werken in Bad Neustadt. Die

Werke liegen etwa 600 Meter Luftlinie

voneinander entfernt im Stadtbereich von Bad

Neustadt. Für die Genehmigung und zur

größtmöglichen Sicherheit des autonomen

Flugbetriebs wurde unter anderem das zum

Patent angemeldete Sensorsystem zur

Umgebungserfassung entwickelt.

Die Lieferstrecke zwischen Werk 1 und Werk 2

der JOPP Automotive GmbH in Bad Neustadt

Page 8: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

Der Quanipulator-die fliegende Hand

Ein Roboter, der in luftigen Höhen, die man sonst nur mit großen und

teuren Hebebühnen erreicht Arbeiten verrichtet ist keine Science-Fiction

mehr! Als fliegender Multikopter mit Greifarm ausgestattet ist der

Quanipulator genau das, was man als DAS universelle Werkzeug der

Zukunft bezeichnen kann!

8

Page 9: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

CLEVERE TECHNIK FÜR GREIFBAREN FORTSCHRITT IN DER FORSCHUNG

Der Quanipulator ist ein mit einem schwenkbaren Greifarm ausgestatteter

Quadrokopter. Wie eine gewöhnliche Drohne, ist er über eine Fernsteuerung in 6

Freiheitsgraden frei manövrierbar. Der Greifarm lässt sich über die selbe Fernsteuerung

nach oben und unten schwenken sowie öffnen und schließen. Mit der nötigen

Flugpraxis ist damit das punktgenaue Transportieren und Ablegen von Gegenständen

heute bereits möglich!

Wie unser Lehraufbau, auch Quadrotor Control System

genannt (kurz QCS, siehe Seite 22ff), ist der

Quanipulator über ein Softwareframework frei

programmierbar. Zudem verfügt er über zahlreiche

Schnittstellen für die Anbringung und Einbindung von

Sensoren und Funktionsmodulen. Sein Funktions-

umfang wird ständig erweitert.

Somit können Sie den Quanipulator perfekt

entsprechend Ihrer Wünsche und Vorstellungen

anpassen.

Im Lieferumfang enthalten:

Quanipulator Quadrokopter

Integrierter 2DOF Greifarm

Leistungsstarke Motoren

3000 mAh 4S Lipo – Akku

Funkfernsteuerung

Propellerschutz

4 + 4 12“ Propeller

Programmierschnittstelle

Komm.: SPI, I2C,UART

Beispiel-Software

Software-Library

Dokumentation

Anleitung

Für einen einfachen Einstieg

bekommen Sie von uns außerdem

alle nötigen Softwaretools und

Treiber.

Technische Eigenschaften:Steuerung: Manuell, SemiAutonomLeistung: ca. 1200WMaße: 83cm x 83cm x 42cmLeergewicht (ohne Akku): ca. 1200gAufnahmegewicht: ca. 200g

9

Page 10: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

Intelligente Flugassistenz

Sicherheit ist das oberste Gebot bei der Befliegung mit Drohnen. Mit unseren intelligenten Flugassistenzsystemen

erreichen Sie ein neues Level der Zuverlässigkeitund Einfachheit!

10

Page 11: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

SICHERHEIT DURCHINTELLIGENZ

Intelligente Flugassistenzsysteme erkennen Hindernisse in

der Umgebung des Multikopters, errechnen Steuerwerte,

um Kollisionen zu vermeiden und regeln selbstständig

den Abstand zu erfassten Objekten.

Die Flexibilität von Multikoptern macht sie zu effizienten Werkzeugen für vielseitige

Anwendungen wie Inspektion, Wartung, Photogrammetrie und Observation. Dabei dienen

sie als Plattform für hochwertige Sensoren und Kameras. Trotz der sehr guten

Manövrierbarkeit benötigt es erfahrene Piloten, den Kopter an die Position für die besten

Aufnahmen heranzufliegen. Absturzgefahren an engen oder unübersichtlichen Stellen

schrecken aber selbst sie davor ab, das teure System ideal zu platzieren. Emqopter hat sich

das Ziel gesetzt, mit intelligenter Sensorik und autonomen Funktionen den Piloten bei

seiner Aufgabe zu unterstützen, um auch die schwierigsten Flüge zu meistern.

Unser Ergebnis intensiver Forschung und Entwicklung im Bereich autonomer Drohnen ist

eine breite Palette von Sensormodulen für den Einsatz auf Multikoptersystemen, die

optimal auf jede Anwendung angepasst sind. Mit unserer langjährigen Erfahrung sind wir

heute in der Lage, für Ihre individuellen Anforderungen das perfekte System zu liefern. Wir

von Emqopter bieten Ihnen intelligente Flugassistenz – Funktionen, um die Arbeit des

Befliegens von anspruchsvollen Objekten zu perfektionieren. Sprechen Sie uns an und

lassen Sie uns Ihren Anwendungsfall maßgeschneidert optimieren!

11

Page 12: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

Selbst für erfahrene Piloten sind viele Befliegungen aus Gründen der Sicherheit nicht ohne Hilfe realisierbar. Mit intelligenten Flugassistenzsystemen meistern Sie jedoch auch herausfordernde Aufgaben zuverlässig und einfach!

INTELLIGENTE FLUGASSISTENZSYSTEMEIN DER ANWENDUNG

Multikoptersysteme sind auf eine kontinuierliche, zuverlässigeRegelung der Fluglage angewiesen. Diese Aufgabe übernimmtstandardmäßig die Flugsteuerung des Kopters, die automatisch überSensoren die Fluglage erfasst und Stellwerte errechnet, um das Systemin die gewünschte Ausrichtung zu bringen. Die Fluglagenregelung sorgtauch dafür, dass externe Störungen wie zum Beispiel Wind zum großenTeil kompensiert oder abgeschwächt werden und der Kopter an Ortund Stelle gehalten wird. Mit zunehmender Windstärke gerät dieseFluglagenregelung an Ihre Grenzen, sodass das System durchWindböen schnell einige Meter von der Sollposition abdriftet, wasfatale Folgen für Ihr System und die Umwelt haben kann.

Bei Inspektionen anhand von Nahaufnahmen ist die Kollisionsgefahrdurch äußere Einflüsse wie Wind ein hochkritisches Problem!

Die Kollisionsvermeidungssysteme von Emqopter untersuchen dieUmgebung kontinuierlich in Echtzeit auf Hindernisse und greifen aktivin die Flugsteuerung des Kopters ein, um Zusammenstöße zuverhindern. So können Kollisionen und Schäden vermieden werden.

Ein zuverlässiges Kollisionsvermeidungssystem ist essenziell für diesichere Befliegung zu Inspektionszwecken und Wartungsaufgaben.

Erst über die Analyse der Flugumgebung auf Hindernisse während derMission in Echtzeit ist das Umfliegen von Objekten in der Flugbahn desKopters möglich.

Nur durch intelligente Sensoren wird ein autonomer und sichererEinsatz ermöglicht.

12

Page 13: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

IHRE VORTEILE AUF EINEM BLICK:

AusfallsicherheitIntelligente Flugassistenzsysteme helfen Ihnen, kritische Situationen zu meistern und Ihre Flugmissionen absturzfrei zu absolvieren.

ZeiteffizienzDurch die aktive Kollisionsvermeidung verlieren Sie keine Zeit mehr für das sichere Manövrieren um die besten Aufnahmen zu erhalten.

KostensenkungReduzieren Sie Ihre Kosten durch Minimierung von Reparatur- und Wartungsaufwänden sowie gesteigerter Zeiteffizienz.

Optimale ErgebnisseDank der intelligenten Flugassistenzsysteme können Sie sich ganz auf Ihre Aufgaben bei Inspektion und Wartung konzentrieren.

AutomatisierungNutzen Sie die Möglichkeiten autonom arbeitender Flugroboter-technik und optimieren Sie Ihre Prozesse in Gewerbe und Industrie.

Lösung komplexer HerausforderungenMit intelligenter Sensortechnik und Assistenzfunktionen meistern Sie auch die Missionen, die Ihnen heute noch zu riskant erscheinen.

Für jede Anwendung die optimale Sensorlösung!

Damit Sie diese Vorteile am effektivsten für sich nutzen können, ist es entscheidend,

die ideale Sensortechnologie zu verwenden, die die typischen Hindernisse in Ihrem

Anwendungsfall zuverlässig erfasst. Jede Sensortechnik hat intrinsische Vor- und

Nachteile, so dass für verschiedene Anwendungen verschiedene Lösungen optimal

sind. Um Ihnen einen Überblick über die verschiedenen Technologien zu bieten, mit

denen wir arbeiten, haben wir auf den folgenden Seiten das Portfolio unserer

Sensormodule für Multikopter zusammengestellt. Gerne beraten wir Sie zu Ihrem

speziellen Fall.

13

Page 14: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

HINDERNISERKENNUNG &

KOLLISIONSVERMEIDUNG

Die zuverlässige Erfassung von Hindernissen ist

essenziell für die Kollisionsvermeidung und die

optimale Unterstützung des Piloten beim Flug.

Um den Piloten in kritischen Situationen optimal unter die Arme

greifen zu können, muss das intelligente Flugassistenzsystem ein

möglichst umfassendes Bild der Umgebung erhalten, woraus dann

korrektive Flugmanöver errechnet und durchgeführt werden. Dabei

ist jeder Anwendungsfall unterschiedlich. Das bedeutet, dass die

optimale Sensorik für die Umgebungserfassung vom jeweiligen

Einsatzgebiet des Kopters abhängt. Aus diesem Grund haben wir ein

Portfolio an Sensormodulen entwickelt, die für jeweils

unterschiedliche Anwendungen optimiert sind. Durch die

Modularität der Sensorik lassen sich die Kopter kosteneffizient für

die jeweiligen Einsatzgebiete ausrüsten. Die Plug & Play Technologie

der Sensormodule ermöglicht eine schnelle Ausrüstung

bestehender Kopter mit intelligenten Assistenzfunktionen wie

Hinderniserkennung, Kollisionsvermeidung und aktiver

Abstandsregelung. Jedes Sensormodul ist dabei mit einem eigenen

Prozessor ausgestattet, um die erfassten Daten auszuwerten und

korrigierende Stellwerte zu errechnen. Die Kommunikation und das

Eingreifen in die Flugsteuerung finden über Standard-Schnittstellen

wie USART oder SBUS statt, sodass eine einfache Anbindung an alle

üblichen kommerzieller Autopiloten möglich ist. Bei allen Modulen

legen wir bei der Entwicklung und der Produktion von Beginn an ein

hohes Augenmerk auf Zuverlässigkeit, Gewichts- und

Energieeffizienz, um die Flugleistung zu optimieren.

14

Page 15: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

Moduleigene MCU

Serielle Kommunikation

Energieeffizient

Gewichtseffizient

Modular Plug & Play

Abstandsregelung

Zuverlässig

ZENTRALE CHARAKTERISTIKA UNSERER KOLLISIONSVERMEIDUNGSMODULE

15

Page 16: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

ULTRASCHALL

Die Abstandsmessung mit Ultraschall

basiert auf hochfrequenten Schallwellen.

Diese Technologie eignet sich gut, um

großflächige und glatte Hindernisse zu

erfassen. Im Vergleich zu Infrarotsensoren

haben Ultraschallsensoren keine Probleme

bei der Erfassung von durchsichtigen

Hindernissen oder bei schlechten Sicht-

und Lichtverhältnissen. Sie stellen eine

kostengünstige Möglichkeit dar, eine

einfache Hinderniskennung und

Kollisionsvermeidung umzusetzen. Die

Verarbeitung der Sensordaten erfordert nur

geringe Prozessorleistung.

Vorzüge:

• Einfache Verarbeitung

• Effizient für die Erfassung großer

Objekte

• Kostengünstige Technologie

• Unabhängig von optischen

Eigenschaften der Hindernisse

• Keine Beeinträchtigung durch schlecht

Licht- und Sichtverhältnisse

Ideale Einsatzgebiete:

• Erfassen von Gemäuern

• Abstandsmessung zu Wänden

• Befliegung von Glasfassaden

Das CAA US-3 beinhaltet ein CAA US+

sowie die Zentraleinheit. Pro Kopter wird

eine Zentraleinheit benötigt. Das CAA US+

ist die Erweiterung für eine weitere

Richtung (vorne, hinten, links, rechts).

CAA US-3

Hardware: 3 Ultraschallsensoren,

Zentraleinheit mit IMU und MCU

Messbereich: 20cm – 500cm

Öffnungswinkel: 100° horizontal x 40°vertikal

Framerate: 11 Hz

Auflösung: 1 cm

Gewicht1: ca. 70 - 100 g

Maße1: 14 cm x 4 cm x 2 cm bis

14 cm x 11 cm x 5 cm

CAA US-3

Hardware: 3 Ultraschallsensoren,

Messbereich: 20cm – 500cm

Öffnungswinkel: 100° horizontal x 40°vertikal

Framerate: 11 Hz

Auflösung: 1 cm

Gewicht1: ca. 50 - 80 g

Maße1: 14 cm x 4 cm x 2 cm bis

14 cm x 11 cm x 5 cm

Fehler und Änderungen vorbehalten.Alle Spezifikationen sind unverbindlich.

16

Page 17: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

INFRAROT

Infrarotabstandssensoren nutzen Lichtim-

pulse zur Abstandsmessung. Die Reflexion

des Lichtimpulses wird erfasst und

ausgewertet. Die Sensoren eignen sich

sehr gut für mittelgroße Objekte und

detektieren auch schallschluckende

Oberflächen, bei denen Ultraschall

versagt. Optimal werden diese Sensoren

innerhalb von Gebäuden oder

komplementär, d.h. zusammen mit

anderen Sensoren eingesetzt, da bei

dieser Technologie Störungen bei sehr

starker, direkter Sonneneinstrahlung

auftreten. Der Messbereich von

Infrarotsensoren ist abhängig von der

Baugröße, sodass für verschiedene

Arbeitsbereiche jeweils andere Sensoren

zum Einsatz kommen. Die Sensoren sind

klein, preiswert und leicht. Durchsichtige

Hindernisse, wie z.B. Glas, werden nicht

zuverlässig erkannt. Zusammen mit

Ultraschallsensoren ergänzen sich beide

Technologien daher ideal und sind für

viele Anwendungen eine optimale

Lösung.

Vorzüge:

• Einfache Verarbeitung

• Effiziente Erfassung mittelgroßer

Hindernisse

• Kostengünstige Technologie

• Erfassung von schallschluckenden

Oberflächen

CAA IRL

Hardware: 8 Infrarotsensoren in kompaktem

Gehäuse mit IMU und MCU

Messbereich: 80cm – 500cm

Öffnungswinkel: 8 Sensoren à ca. 5°

in 360°Anordnung

Framerate: 10 Hz

Auflösung: 1 cm

Gewicht1: ca. 200 g

Maße1: 13,5 cm x 13,5 cm x 6,6 cm

CAA IRM

Hardware: 8 Infrarotsensoren in kompaktem

Gehäuse mit IMU und MCU

Messbereich: 20cm – 150cm

Öffnungswinkel: 8 Sensoren à ca. 5°

in 360°Anordnung

Framerate: 10 Hz

Auflösung: 1 cm

Gewicht1: ca. 200 g

Maße1: 15,5 cm x 13 cm x 3 cm

Fehler und Änderungen vorbehalten.Alle Spezifikationen sind unverbindlich.

17

Page 18: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

LIDAR

Auf Laserimpulsen basierende LIDAR

Distanzsensoren zeichnen sich durch ihre

hohe Präzision und Geschwindigkeit bei der

Verarbeitung aus. Dadurch wird ein sehr

genauer und stabiler Flug auch unter

schwierigen Bedingungen, wie z.B.

Turbulenzen, möglich.

Die verwendeten LIDAR Sensoren kommen

ohne bewegliche Teile aus, sind klein und

leicht. Zudem trumpfen Sie mit bis zu 40m

messbarem Maximalabstand und präziser

Messauflösung von 1cm auf.

Vorzüge:• Hohe Reichweite

• Schnelle Verarbeitung

• Scharfe Umgebungsabbildung

CAA L-8

Hardware: 8 Punktlaser-Sensoren im

Gehäuse mit IMU und MCU

Messbereich: 25cm – 4000cm

Öffnungswinkel: 8 Sensoren à ca. 1°

in 360° Anordnung

Framerate: 500 Hz

Auflösung: 1 cm

Gewicht1: ca. 200 g

Maße1: 20cm x 20cm x 4cm

CAA L-2

Hardware: 2 Punktlaser-Sensoren,

Zentraleinheit mit IMU und MCU

Messbereich: 25cm – 4000cm

Öffnungswinkel: 2 Sensoren à ca. 1°

in 45° Anordnung

Framerate: 500 Hz

Auflösung: 1 cm

Gewicht1: ca. 80 g

Maße1: 13cm x 7cm x 4cm

Fehler und Änderungen vorbehalten.Alle Spezifikationen sind unverbindlich.

CAA L+

Hardware: 2 Punktlaser-Sensoren

Messbereich: 25cm – 4000cm

Öffnungswinkel: 2 Sensoren à ca. 1°

in 45° Anordnung

Framerate: 500 Hz

Auflösung: 1 cm

Gewicht1: ca. 80 g

Maße1: 13cm x 7cm x 4cm

Das CAA L-2 beinhaltet ein CAA L+ sowie die Zentraleinheit. Pro Kopter

wird eine Zentraleinheit benötigt. Das CAA L+ ist die Erweiterung für eine

weitere Richtung (vorne, hinten, links, rechts).

18

Page 19: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

3D SENSORIK

Bildgebende Sensoren zeichnen sich

durch eine hohe Datendichte aus, die für

die Befliegung komplexer Innenräumen

wie Hochregallagern und Industrie-

anlagen wichtig sind. Zu dieser Kategorie

gehören die Sensortechnologien SV, PMD

und RS. Durch die hohe Datendichte

können auch relativ kleine oder komplexe

Hindernisse wie Bäume mit Blättern

zuverlässig erfasst werden.

Vorzüge:• Scharfe Umgebungsabbildung

• Große Datenmenge

• Erkennt auch komplexe Hindernisse

• Verwendung der Bilddaten möglich

• 3D Mapping / SLAM

CAA SV

Hardware: Stereokamera mit i7-CPU

Messbereich: 1 – 20m

Öffnungswinkel: 65°horizontal, 45°vertikal

Framerate: 10 – 20Hz

Tiefenauflösung: 5 – 10cm

Bildauflösung: 640 x 480 Pixel

Gewicht1: ca. 250 g

Maße1: 16cm x 2,5cm x 1cm zzgl.

CPU: 10cm x 8cm x 2,5cm

CAA PMD

Hardware: 3D Time of Flight Kamera

PMD mit i7-CPU

Messbereich: 10cm – 400cm

Öffnungswinkel: 62°horizontal, 45°vertikal

Framerate: 45Hz

Tiefenauflösung: 1mm

Bildauflösung: 224 x 171 Pixel

Gewicht1: ca. 250 g

Maße: 7cm x 2cm x 1cm zzgl.

CPU: 10cm x 8cm x 2,5cm

Fehler und Änderungen vorbehalten.Alle Spezifikationen sind unverbindlich.

CAA RS

Hardware: 3D Time of Flight Kamera

Intel® RealSense™ mit i7-CPU

Messbereich: 20cm – 300cm

Öffnungswinkel: 70°horizontal, 50°vertikal

Framerate: 60Hz

Tiefenauflösung: 1cm

Bildauflösung: 640 x 480 Pixel

Gewicht1: ca. 300 g

Maße: auf Anfrage

CPU: 10cm x 8cm x 2,5cm

19

Page 20: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

KOMPLEMENTÄRESENSORIK

Komplementäre Sensorik vereint die

Vorteile verschiedener Sensortechnologien

und reduziert die Schwächen einzelner

Sensorarten. Während zum Beispiel

Ultraschallsensoren bei der Detektion von

schallschluckenden Oberflächen Schwierig-

keiten haben, sind sie bei der Erfassung

durchsichtiger Hindernisse nicht störan-

fällig. Mit Lichtwellen arbeitende Sensoren

wie Infrarot und LIDAR verhält es sich

genau anders herum, sodass sich diese

Technologien optimal ergänzen.

CAA UI

Hardware: 8 Infrarotsensoren, 12

Ultraschallsensoren,

Zentraleinheit mit IMU und MCU

Messbereich: 60cm – 500cm

Framerate: 10 Hz

Auflösung: 1 cm

Gewicht1: ca. 400 g

Maße: siehe Einzelmodule

CAA UI mini

Hardware: 8 Infrarotsensoren, 12

Ultraschallsensoren,

Zentraleinheit mit IMU und MCU

Messbereich: 10cm – 150cm

Framerate: 10 Hz

Auflösung: 1 cm

Gewicht: ca. 400 g

Maße: siehe Einzelmodule

Fehler und Änderungen vorbehalten.Alle Spezifikationen sind unverbindlich.

CAA LU

Hardware: 8 Punktlaser-Sensoren,12

Ultraschallsensoren,

Zentraleinheit mit IMU und MCU

Messbereich: 20cm – 4000cm

Framerate: 10 Hz

Auflösung: 1 cm

Gewicht: ca. 400 g

Maße: siehe Einzelmodule

20

Page 21: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

DIE SENSORLÖSUNGEN IM ÜBERBLICK

CAAErkennt kleine

Objekte

Kosten-günstig

Klein und leicht

Erkennt Glas, misst

durch Rauch

Erkennt schallschluckende

Oberflächen

Erkennt kontrastarme Oberflächen

Hohe Reichw

eite

Nahe Messweite

Hohe Wiederholr

ate

US-3

IRL

IRM

L-8

L-2

SV

RS

PMD

UI

LU

UI mini

21

Page 22: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

QuadrotorControlSystem

Direkt im Umfeld der Lehre entwickelt, ist das Quadrotor Control System, kurz QCS genannt, eine motivierende, vielseitige und praxisnahe Lehr- und Lernplattform für den Einsatz an Schulen und Hochschulen.

22

Page 23: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

ZUKUNFTSWEISENDER UNTERRICHT AN UNIVERSITÄTEN UND SCHULEN

Der technische Fortschritt, vom Computer und Smartphone, über eingebettete Systemewie automatische Türen und programmierbare Waschmaschinen bis hin zuIndustrierobotern und Inspektionsdrohnen, bringt uns täglich viele Annehmlichkeitenund Vorteile. Diese Entwicklung ist aus unserer heutigen Welt kaum mehr wegzudenken.Dabei befinden wir uns erst am Anfang. Aktuell wird an Haushalts-Robotern, autonomenAutos und Paket-Drohnen geforscht und entwickelt. Die Bedeutung der zugrundeliegenden Technologien, deren Kern durch die Fächer Informatik, Robotik, Mechatronikund Regelungstechnik behandelt wird, nimmt stetig zu.

Dabei wächst nicht allein die Bedeutung der Technik an sich, sondern immer neue,zusätzliche und mächtigere Systeme machen die Technik zunehmend komplexer.Zwangsläufig wächst damit die Notwendigkeit, dies alles zu verstehen, zu beherrschen,nutzen, aber auch lehren und unterrichten zu können.

Ein Beitrag dazu leistet das Quadrotor Control System (QCS), ein Lehr- und Lernsystemfür Universitäten und Schulen. Die Programmierung von Quadrokoptern bzw.Flugrobotern (Drohnen) ist dabei nur ein ausgezeichnetes Anwendungsbeispiel, das dieLernenden motiviert und ihnen so hilft, mit Spaß an der Sache und auf eine spielerischeArt und Weise, wichtige Grundlagen anwendungsnah zu begreifen und zu beherrschen.Das QCS ist dazu Einstiegshilfe als auch Grundstein für Studien-, Fach- undProjektarbeiten, mit dem Ziel das Wissen im Bereich Informatik und Technik zuerarbeiten und vertiefen.

Das QCS Komplettsystem:

QCS Quadrokopter DOF – Gelenke Sicherheitsring EVK1100 Entwicklungsboard 20A Netzteil 8 Propeller Software Framework Software Bibliotheken Dokumentation Lerninhalte Aufgabenbeispiele Beispielimplementierungen Musterlösungen

Schritt für Schritt zur Lösung

Optimaler didaktischer Ansatz durch

Rekonfigurierbarkeit des Systems für die

nächsten Arbeitsschritte und Aufgaben.

Absturzsichere Entwicklung

Mit den DOF – Aufhängungen des QCS wird

das System am Arbeitsplatz gehalten, ohne

die Dynamik des Systems zu verfälschen.

Start in die Forschung

Offene Schnittstellen zur Integration

eigener Hardware- und Softwaremodule

nach eigenen Ideen und Vorstellungen.

23

Page 24: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

DAS DOF - PRINZIP

Die Programmierung und Entwicklung einer Quadrokopter-Flugsteuerung ist aufgrundder 6 Freiheitsgrade (engl. DOF = Degree of Freedom) des freien Flugs eine komplexeAngelegenheit. Doch dank der DOF-Aufhängungen müssen Sie sich bei der Entwicklungkeine Gedanken über die Absturzgefahren des Quadrokopters machen.

Die speziell für die Quadrokopter-Programmierung entwickelten DOF-Aufhängungendienen dazu, das System sicher gegen unerwünschtes Abheben am Arbeitsplatz zufixieren und mechanisch einzelne Freiheitsgrade zu schalten. Dadurch ermöglichen siedem Benutzer die einzelnen Regler für die verschiedenen Bewegungsachsen des Systemsunabhängig voneinander zu bearbeiten. Das Umstecken der Gelenke zur Konfigurationder Freiheitsgrade ist durch ein einfaches und schnelles Stecksystem realisiert, sodasskeine Umbaupausen die Entwicklung behindern. In wenigen Sekunden kanndas QCS am Arbeitsplatz fixiert und so kontrolliert betrieben werdenoder sobald gewünscht - als QCS-F frei geflogen werden.

Auch über die anfängliche Entwicklung der Flugsteuerung hinaus können

Sie mit Hilfe des DOF-Prinzips Ihre selbst entwickelte Software nach kritischen

Änderungen zunächst auf Herz und Nieren testen, bevor Sie fliegen gehen. Damit

vermeiden Sie Abstürze, Reparaturen und Kosten.

Am Ende der Entwicklung haben Sie

Ihre eigene Flugsteuerung für den QCS-

Quadrokopter implementiert, die bereit ist,

abzuheben. Tauschen Sie einfach die DOF-Auf-

hängung gegen den, in der QCS-F Erweiterung ent-

haltenen, Akkuhalter aus, schalten Sie die

Fernsteuerung an und heben Sie ab!

24

Page 25: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

Ein Quadrokopter lässt sich über alle 3 Achsen

des dreidimensionalen Raumes rotieren,

sodass insgesamt 3 Regler für eine stabile

Lageregelung des Kopters im Flug benötigt

werden. Für die gesamte Programmierung der

QCS-Flugsteuerung werden lediglich zwei

DOF-Aufhängungen benötigt, mit denen Sie

alle Regler unabhängig voneinander

programmieren und konfigurieren können.

Die 2-DOF-Aufhängung

Mit dieser Aufhängung steigen Sie in die

Programmierung der Quadrokopter - Flugsteue-

rung ein. Zunächst beginnen Sie, den Quadrokopter

über die Roll-Achse zu stabilisieren. Dazu wird die Auf-

hängung in der Gier-Achse arretiert, sodass nur noch Rota-

tionen des QCS um die Roll-Achse möglich sind. Durch die Fixierung

können Sie entspannt die richtigen Reglerparameter finden. Wenn die Regelung um

die Roll-Achse stabilisiert ist, kann mit der Regelung der Gier-Achse begonnen wer-

den, wozu die Roll-Achse arretiert werden kann. Schließlich kann das überlagerte

Reglerverhalten ohne Arretierungen von Roll- und Gier-Achse behandelt werden.

Die 3-DOF-Aufhängung

Wenn das QCS stabil um die Roll- und Gier-

Achse regelt, kann mit wenigen Handgriffen die

Aufhängung ausgetauscht werden, um die

Regelung um alle 3 Achsen gleichzeitig zu

betrachten. Die 3-DOF-Aufhängung ist so

konzipiert, dass sie von ihren Systemeigen-

schaften dem freien Flug entspricht. Dadurch

ist ein gut regelnder Quadrokopter auf der 3-

DOF-Aufhängung bereit für den Flug. Mit

wenigen Griffen kann das System mit dem QCS-

Akkuhalter ausgestattet und für den freien Flug

vorbereitet werden. Und fertig ist der selbst

programmierte Quadrokopter!

25

Page 26: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

Der direkte Bezug zur Praxis und die Arbeit an einem hoch aktuellen Thema motiviert dieSchüler von Berufsschulen und Gymnasien eigenständig Lösungen zu erarbeiten. Mit Spaß undetwas Handfestem lernt es sich schneller und einfacher. In 8 Lernabschnitten wird dasFachgebiet der Informatik und Quadrokopter-Programmierung umfassend behandelt. JederLernabschnitt enthält Aufgabenstellungen, Hilfestellungen, Theorie sowie Software alsLückentext und fertige Lösungen. In einem kompakten Einführungskurs erhalten Sie als Lehrerdas Hintergrundwissen, um mit dem QCS sofort in den Unterricht zu starten!

EINSATZ AN DER SCHULE

Voraussetzungen

Das QCS-Lehrkonzept setzt grundlegende

Kenntnisse der Programmierung voraus.

Ein Jahr Informatikunterricht ist empfohlen.

Zudem wird maximal ein halbjähriger C-

Grundlagenkurs benötigt.

Ablauf und Zeitrahmen

Je nach Vertiefung beträgt der zeitliche

Umfang wenige Wochen bis ein Halbjahr.

Die Aufgabenstellungen können unabhängig

voneinander ausgeweitet oder reduziert

werden, um gezielt Aspekte zu fokussieren.

Es empfiehlt sich, die Grundlagen der

Programmierung in C im ersten Halbjahr zu

behandeln und mit dem QCS-Lehrkonzept im

2. Halbjahr einzusteigen.

Zielgruppe

Das QCS-Lehrkonzept richtet sich an

Schülerinnen und Schüler der 12.

Jahrgangsstufe des Gymnasiums bzw.

des 2. Lehrjahrs einer Berufsschule.

Es ist für folgende Fächer optimiert:

• Informatik

• Mechatronik

• Robotik

• Regelungstechnik

• Technik

Unterrichtsmaterialien

Für jeden der 8 Lernabschnitte:

• Theorie als Booklet oder Foliensatz

• Aufgabenstellungen

• Software Framework als Lückentext

• Fertige Programme als Lösung

• Dokumentation zu Hard- und Software

8 Lernabschnitte:

• Einführung Informationstechnik und eingebettete Systeme

• Informationsverarbeitung (Teil 1) und Darstellung

• Kommunikation: Senden, Empfangen, Verarbeiten von Informationen (Daten)

• Informationsbeschaffung und Sensorik

• Informationsverarbeitung (Teil 2) und Filter

• Modellbildung am Beispiel QCS

• Steuerung, Regelung und Parametrisierung

• Automatisierung

Zusätzliche Informationen finden Sie in den beiden Broschüren für

Schulen und Hochschulen.

Online abrufbar unter

www.emqopter.de

26

Page 27: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

EINSATZ IN DER FORSCHUNG

Das QCS ist eine einfache und vielseitige Plattform für den Einstieg in die eingebetteteProgrammierung an Universitäten und Hochschulen. Als Lehraufbau ist das QCSoptimiert für den Einsatz im Rahmen von Lehrveranstaltungen und Laborübungen. DieSoftware steht als Open-Source Projekt zur Verfügung, sodass durch die Studierenden -über die Inhalte des QCS-Lehrkonzeptes hinaus - eigene Forschungsprojekte entwickelnund integrieren können. Für Studienarbeiten können moderne und neuartige Ansätzedirekt mit dem QCS umgesetzt werden.

Exemplarische Modulbeschreibung der Lehrveranstaltung:

Modulbezeichnung Quadrokopter Programmierung

Dauer 12 Wochen

Häufigkeit des

Angebotes

Jährlich einmal

Lehrsprache Deutsch / Englisch

Voraussetzungen Grundkenntnisse in C-Programmierung

ECTS-Credits 5

Gesamtworkload &

Zusammensetzung

150 h (30 Präsenz, 120 Selbststudium)

Lehrform Wöchentlich 2h Präsenzübungen mit selbständiger

Vor- und Nachbereitung

Prüfungsleistungen Testat

Lernergebnisse Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer werden befähigt,

eine Flugsteuerung für einen Quadrokopter zu implementieren.

(Sensorik, Datenverarbeitung, Filterung, Regelung)

Inhalte Kommunikation: USART, Telemetrie und Telekommandierung

Sensorik und Signalverarbeitung

(Kalmanfilter, Komplementärfilter, Quaternionen)

Quadrokopterregelung (Lage, Gier, 3DOF)

Automatisierung von Steuerbefehlen

Lehr- &

Lernmethoden

Vermittlung der theoretischen und technischen Grundlagen in

Frontalunterricht und Demonstrationen, Problemorientierte

Aufgabenstellungen zur selbständigen Erarbeitung am

Quadrotor Control System und PC

Literatur Faszination Quadrokopter, Büchi, 2010

Drohnen: seit 1990, Laumanns, 2012

Regelungstechnik 1, Lunze, 2014

An introduction to the Kalman Filter, Welch & Bishop, 2006

Autonome Quadrokopter zur Innenraumerkundung, Gageik, 2015

27

Page 28: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

Mit dem QCS können Sie die komplette Programmierung und den Umgang mit Informationen vom ersten Auslesen der Sensoren (Informationsbeschaffung), über die Datenverarbeitung (Informationsverarbeitung) bis hin zur Regelung und Automatisierung (Modellbildung) durchlaufen, lehren und lernen. Dafür haben wir vollständige Unterrichtsmaterialien erarbeitet, die wir Ihnen als Foliensatz und Booklet mitgeben.

DIE THEMENBLÖCKE

ReglerLagereglerGierregler

3 DOFSuperposition

Aktuatoren

Automatisierung

Lage

Soll Ist

Fehler

SYSTEM

Die Automatisierung von Prozessen als

wohl der wichtigste Anwendungsfall der

Robotik wird in der letzten Übung

behandelt.

12.

Schließlich sind die unterschiedlichen

Regler zu superpositionieren, um eine

gemeinsame und gleichzeitige Reglung

aller 3 Achsen des Raumes zu leisten. In

diesem Abschnitt wird auf Effekte und

Randbedingungen der Superposition

und Mehrgrößenregelung eingegangen.

11.

Für die Lageregelung eines Quadrokopters

müssen mehrere Regler implementiert

werden. In zwei Abschnitten wird die

Funktionsweise eines PID-Reglers erläutert

und die unabhängige Regelung der Roll-,

Pitch- und Yaw Achsen eines

Quadrokopters behandelt.

9. - 10.

Telekommandos werden genutzt, um

Befehle zu übermitteln. Diese Übung

beschäftigt sich mit der Gegenseite der

Telemetrie bzw. Steuerung des QCS.

8.

28

Page 29: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

Bodenstation

AVR FrameworkQt Framework

IMU

Signal-verarbeitung

QuaternionenKomplementär

Filter

Kalman Filter

Um eine driftfreie Orientierungsbestimmung zu

gewährleisten, sind ein Accelerometer und ein

Gyroskop nötig. Beide Sensoren haben Ihre

intrinsischen Schwächen, aber mittels

komplementärer Datenfusion lassen sich diese

überwinden. Das in dieser Übung behandelte

Komplementär-Filter ist ein einfaches, aber

effektives Filter, um dies zu erreichen.

5.

6.

Das Kalman Filter ist das verbreitetste Verfahren

zur Datenfusion. Es kommt in Robotern, Autos,

Flugzeugen und Raumschiffen zum Einsatz. In

dieser Übung wird ein Kalman Filter für das QCS

an einem einfachen Beispiel erklärt, diskutiert

und implementiert.

Die Steuerung des QCS erfolgt über einen AVR

32bit Mikrocontroller, der in C programmiert

wird. In einem einführenden Abschnitt wird

das AVR Entwicklungsframework und das

Ansteuern eines Displays behandelt.

1.Die Kommunikation und das Debugging sind

wichtige Hilfsmittel bei der Programmierung

eingebetteter Systeme. Sämtliche Übertragungen

von Daten zwischen QCS und Bodenstation

können Sie nach Ihren Vorstellungen gestalten,

wozu dieser Abschnitt eine Einführung liefert.

2.

Für die Regelung des QCS ist eine IMU, eine so

genannte inertiale Messeinheit, notwendig, mit

deren Hilfe die aktuelle Orientierung in 3D

bestimmt werden kann. In diesem Abschnitt

werden die Grundlagen, die Ansteuerung und

das Auslesen der IMU behandelt.

3.

Die korrekte Verarbeitung der inertialen

Sensordaten zur Orientierungsbestimmung ist für

die spätere Verwendung zur Regelung der Lage

entscheidend. Quaternionen sind dazu heute das

Mittel der Wahl. Die Übung gibt eine wertvolle

Einführung in das Zahlensystem der Quaternionen

und ihre praktische Verwendungsmöglichkeiten.

4.

Die Telemetrie ist die Übertragung von

Systeminformationen an die Bodenstation.

Dazu werden eine grafische

Bodenstationssoftware sowie ein

Kommunikationsprotokoll behandelt.

7.

29

Page 30: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

DIE GRUNDBAUSTEINE

Das Flugmodul erweitert das QCS zum QCS-F. Es

enthält alles, um das QCS zum Fliegen zu

bringen. Dazu gehören Akku, Fernsteuerung und

Empfänger, sowie ein eigenständiger Onboard-

Mikrokontroller. Die Akkuhalterung wird genau

so einfach wie die DOF-Gelenke mit wenigen

Handgriffen am Quadrokopter befestigt.

Der Onboard-Mikrokontroller ist identisch zu

dem auf dem Developmentboard für die

Entwicklung der Flugsteuerung des QCS am

Arbeitsplatz. Dadurch kann die selbe Software,

die am Boden entwickelt wurde auch für den

Flug verwendet werden.

Bestellen Sie unser Lehrsystem als QCS-F,

integrieren wir das Flugmodul bereits bei der

Fertigung.

QCS-F Flugmodul

Mit dem Flugmodul ist das QCS bereit zum

Abflug! Enthalten sind:

On-Board 32bit MCU

Fernsteuerung + Empfängereinheit

3S 3000mAh LiPo Akku

Akkuhalterung

Landegestell

QCS Komplettpaket

Enthält alles, was Sie für den Start in die

Programmierung benötigen!

QCS Quadrokopter mit Sicherheitsring

aus EPP (62 cm x 62 cm)

DOF-Gelenke und Stativ

Developmentboard

(32bit AVR, 60MHz, 512 KB Flash)

Software Framework und Bibliotheken:

Programmiersprache C

Lehrinhalte mit Aufgaben u. Lösungen

20A Netzteil

Dokumentation

Ersatzpropeller (10“)

Das QCS in seiner Grundausstattung enthält

alles, was Sie für einen sicheren und einfachen

Start in die Programmierung von Quadro-

koptern benötigen! Dank umfangreicher Hard-

und Software sind Sie mit dem Komplettpaket

rundum versorgt, um direkt loszulegen!

Das QCS wird auf dem mitgelieferten, stand-

festen Stativ befestigt und ist mobil einsetzbar.

Für Ihre Sicherheit ist das QCS serienmäßig mit

einem 360° Schutzring ausgerüstet.

Darüber hinaus sind im Lieferumfang ein uni-

verselles 32bit Developmentboard, ein leis-

tungsstarkes Netzteil, die Lerninhalte beste-

hend aus Aufgaben und Lösungen sowie

Ersatzpropeller, Dokumentation und die kom-

plette Software, die Sie benötigen, enthalten.

30

Page 31: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

Für QCS und QCS-F sind eine Vielzahl an Add-Ons verfügbar, die die Arbeit mit dem System noch vielfältiger gestalten. Für den optimalen Einstieg erhalten Sie zu jedem Modul entsprechende Treibersoftware für die Einbindung in das QCS sowie Beispielimplementierungen.

ADD-ONS

UPGRADES

Motor UpgradeMehr Power für größere Nutzlasten

Haube mit LogoIhre personalisierte Haube

Rahmen ProFür noch mehr Sicherheit und Stabilität

i7 BoardStarke Rechenleistung und Speicherkapazitäten

SHOWCASE KOMMUNIKATION

TM/TC ModulEchtzeitkommunikation über Bluetooth

Zusatz RCZweite Fernsteuerung für eine simultane Steuerung

QCS ShowcaseMaximale Sicherheit bei der Entwicklung

Case BeschriftungPersonalisierte Showcase Beschriftung mit Logo

POSITIONSKONTROLLE

GPS ModulPositionsbestimmung für Outdoor-Missionen

Optischer Fluss BasicEinfache 2D Erfassung der Bewegung des QCS-F

Optischer Fluss ProRobuste 4D Erfassung der Bewegung des QCS-F1

1 Benötigt i7 Board

31

Page 32: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

OBJEKTERKENNUNG

ObjekterkennungFrontalkamera zurObjekterkennung1

Objekterkennung Pro Schwenkbare Kamera zur Objekterkennung 1

VIDEOÜBERTRAGUNG

Videolink BasicFrontalkamera mit ana-loger Videoübertragung

Videolink PlusVideolink Basic mit schwenkbarer Kamera

Videolink ProSchwenkbare Kamera mit digitaler Videoübertragung

HÖHENSENSORIK

HöhensensorikBaro, IR und US Sensorik zur Höhenbestimmung

Höhensensorik Plus Laser, Baro und US Senso-rik zur Höhenbestimmung

1 Benötigt i7 Board

Mit den QCS Add-Ons erhalten Sie alles, um komplett autonome Drohnen zu entwickeln,

die eigenständig Ihre Flughöhe regeln und Kollisionen vermeiden.

32

Page 33: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

UPGRADES

1 Benötigt i7 Board

INFRAROT UND ULTRASCHALL

Hinderniserkennung IRLSensormodul mit 8 Infrarotsensoren bis 5m

Hinderniserkennung IRMSensormodul mit 8 Infrarotsensoren bis 1,5m

Hinderniserkennung USSensormodul mit 3Ultraschallsensoren

Hinderniserkennung US124 Sensormodule mit je 3Ultraschallsensoren

Hinderniserkennung LA2Sensormodul mit 2 Lasersensoren

LIDAR TECHNOLOGIE

Hinderniserkennung LA8Sensormodul mit 8Lasersensoren

Hinderniserkennung US-IRL8 Infrarot – (1,5m) und 12Ultraschallsensoren

Hinderniserkennung US-IRM8 Infrarot- (5m) und 12 Ultraschallsensoren

KOMPLEMENTÄRE SENSORIK

Hinderniserkennung US-LA8 Punktlaser – und 12Ultraschallsensoren

Hinderniserkennung RS3D ToF Intel® RealSense™ Hinderniserkennung

Hinderniserkennung PMD3D ToF PMDHinderniserkennung

Hinderniserkennung SVStereooptischeHinderniserkennung

3D SENSORIK

33

Page 34: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

ERFAHRUNGEN MIT DEM QCS

Das Quadrotor Control System wird seit 7 Jahren an Universitäten und Schulen eingesetzt. Das Lehrsystem erweist sich von Beginn an und fortwährend großer Beliebtheit unter Lernenden und Lehrenden.

Dr. Fischer erklärt das Quadrotor Control System dem Brandenburgischen Ministerpräsidenten Dietmar Woidke anlässlich des Besuchs des Ministerpräsidenten auf der CeBIT 2016 in Hannover:

„Ich habe noch nie erlebt, dass so lange und hoch motiviert am Arbeitsplatz an Lösungen

getüftelt wird!“

Prof. Dr. Sergio Montenegro und seine Studierenden am Lehrstuhl für Luft- und Raumfahrtinformatik der Universität Würzburg, wo das Quadrotor Control seit über 6 Jahren erfolgreich in der Lehre eingesetzt wird, sind begeistert:

„Einfach super!“

Prof. Dr. Arndt Balzer von der Hochschule für angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt, ist vom QCS überzeugt:

„Das QCS setzen wir seit einigen Jahren in der Lehreein (Informatik) und sind immer wieder erfreut, wiemotiviert sich die Studierenden mit den vielseitigen Themen und durchweg praxisrelevanten Aufgaben

auseinandersetzen.“

34

Page 35: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

Teilnehmer der Summerschool „Aerospace Information Technology“ 2015 in Würzburg:

„I am in my 1st year master studies and this was the best exercise I ever had!“

“Quadrotor exercises – VERY COOL!”

“I really liked the Quadrotor Lab and enjoyed to work with the system!”

Die Wirkung des Einsatzes des QCS – Lehrkonzepts auf Lernende wurde im Vergleich zu anderen Lehrveranstaltungen erfasst. Hier einige Ergebnisse (veröffentlicht auf der SPIE – Conference in San Francisco 2015):

Aus gestalterischen Gründen wurde gelegentlich die maskuline Form verwendet, um Personen beiderlei Geschlechts anzusprechen.Alle Abbildungen von Produkten in dieser Broschüre sind exemplarisch und können vom tatsächlichen Erscheinungsbild abweichen.

35

Page 36: Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher · Flugrobotertechnik Vielseitig, Intelligent, Sicher Optimal für Industrie, Gewerbe, Lehre und Forschung

Emqopter GmbHMagdalene-Schoch-Straße 5

97074 WürzburgTel.: +49 (0) 931 3291 8921

Email: [email protected]