Das CLARA‐System
CLARA basiert auf einer Open‐Plattorm, die folgende Schnittstellen zur Verfügung stellt: mehrere RS232 (RX/TX) SPI I2C CAN‐AIR usw.
Die generelle Software basiert auf dem Open Source Programm Ardupilot. Im Prinzip kann das System, außer mit den flugrelevanten Sensoriken wie Barometer, Beschleunigungssensor, Magnetometer, GPS, Optical Flow und Abstands LiDAR, mit allen möglichen Sensoriken der Maker‐ Szene verbunden und betrieben werden. RS232‐Schnittstellen des Flight‐Computers können z. B. mit anderen Einplatinencomputern (Arduino, Raspberry Pi, u.a.) verbunden werden. Damit lassen sich z.B. zusätzliche Aufgaben auf einem leistungsstärkeren Einplatinencomputer berechnen und die Ergebnisse und Aktionen für den Flightcontroller an diesen, mithilfe des Protokolls Mavlink 2, übertragen. Denkbar wären hier z.B. Bilderkennung und Auswertung durch eine Mini‐KI zur Hinderniserkennung für einen Following‐Modus oder für präzise Landemanöver auf beweglichen oder festen Landeplattformen.
Durch die Verwendung des Protokolls serieller Schnittstellen oder CAN ‐ Bus lassen sich softwareseitige Neuentwicklungen oder Anpassungen auch im Labor testen, ohne dass das System CLARA in diesem Augenblick z.B. mit den Rotoren verbunden sein müsste. Kleine LCD‐Displays ermöglichen die Ausgabe in Form eines Serial‐Monitors. Ardupilot selbst ist ein quelloffenes, auf einem Mikrolinux basierendes System, dass in den jeweiligen Versionen auch als Quellcode zur Verfügung steht.
Mit CLARA kann auch die Verbindung von digitaler und analoger Regeltechnik einfach und für jeden nachvollziehbar simuliert und vorgenommen werden. Klassische PID‐Regelungen, z.B. für die Motoransteuerung, machen Veränderungen an einem z.B. auf einem Kugelkopf montierten CLARA System, z.B. durch Überschwingen, sehr zaghaftem oder sehr aggressivem Regelverhalten sofort sichtbar. Die Beobachtungen können durch Auslesen der aufgezeichneten Sensorwerte im Flightcontroller nachvollzogen und die Werte im Nachgang angepasst werden. Dabei werden selbst geringe Veränderungen an den jeweiligen Diagrammen sichtbar. Da Ardupilot von sehr vielen Entwicklern, auch aus der Industrie, unterstützt wird, sind selbst sehr neue Sensoriken aus dem Automotive Bereich sehr schnell integriert, da diese Systeme auch auf Test‐ oder Versuchsplattformen in der Industrie Verwendung finden. Insbesondere in der Kommunikation unbemannter robotischer Systeme gilt Mavlink 2 als wichtigstes Protokoll zum effizienten Austausch von Daten aus Sensoriken sowohl bewertet als auch unbewertet.
Mithilfe des Flightcontrollers können auch sehr einfach die Unterschiede der Formate PWM, PPM und kombinierter Steuersignale wie S‐Bus oder D‐Shot gezeigt und praktisch getestet oder manipuliert, sowie deren Aufbau nachvollziehbar gezeigt werden.
Als bislang Kleinste in der Drohnen-Familie eignet sich die CLARA hervorragend für MINT- Schulungen im Bereich Robotik/Luftfahrt. Speziell Schulungskonzepte in den Themenbereichen Physik, Mechanik, Elektrotechnik, Steuerungstechnik, Informatik/Programmierung u.a. können mit der CLARA unterstützt werden. Das unbemannte Flugsystem ermöglicht die Entwicklung und Überprüfung theoretischer Kenntnisse und Annahmen.
Je nach Schulungskonzept und Lernzielen liefert MINTMASTERS die Drohne fertig zusammengesetzt oder als Bausatz mit und ohne Lötaufwand an. Eine Rolle spielt natürlich auch das Alter und die Vorkenntnisse der Zielgruppe. Auch Weiterentwicklungen sind möglich. Durch die Ergänzung von LIDAR Sensorik können beispielsweise Höhenunterschiede, Abstand und Entfernungen gemessen werden. Die robuste Bauweise macht die CLARA zur perfekten „Flugbegleiterin“. Eine Lehrer-Schüler-Steuerung ermöglicht abgesicherte erste Flugerfahrungen. Fortgeschrittene können Zielflüge und punktgenaues Landen praktizieren.
Die indoor-fähige Drohne kann auch im Hobby-Bereich ohne EU Kompetenznachweis geflogen werden.
Technische Daten:
- Maße (B x H x T in cm): 22,5 x 11 x 22,5
- Flugzeit des Basismodells beträgt bis zu 12 min.
- Gewicht mit Akku: 240g
- Lithium-Ionen-Akkupack
- mögliche Module zur Erweiterung: LiDAR Sensorik, Optical Flow, GPS, Kamera (RGB-Bild), 2,4 GHz-Fernsteuerung
Der Flightcontroller beinhaltet nachfolgende Features:
- Processor: STM32F405
- OSD: AT7456E
- Blackbox: 16MB
- Barometer: SPL06
- IMU: ICM42688P
- Barometer
- UARTs: 6
- I2C: vorhanden
- BEC: 5V@2.5A, 9V@2A (schaltbar)
- TVS Diode
- UART 3 x und I²C sind auf einem Kombistecker herausgelegt und können über diesen Stecker z.B. für Zusatzsensorik genutzt werden.
Der Flightcontroller arbeitet mit einer von uns kompilierten Version von Ardupilot und ist zu diesem vollständig kompatibel.
Erweiterungen in Planung: CAN-Bus Air
Programmiermöglichkeiten:
- Scratch (für Kinder von ca. 6 – 12 Jahren)
- Grafische Oberfläche mit Reglern und numerischen Werten (für Kinder ab ca. 10 Jahre)
Im Lieferumfang sind enthalten:
- 1 CLARA mit 4 brushless Motoren passenden ESC´s, Flightcontroller und GPS
- BetaFPV lite Radio Funkfernsteuerung
- 1 Lithium Akku für ca. 10 bis 12 Minuten Flugzeit
- passendes Ladegerät 3s 20W
- laminierte detaillierte Bauanleitung
- USB Stick mit Missionplanner und QGroundcontrol
- detaillierte Beschreibung vieler Möglichkeiten mit Ardupilot und den Erweiterungssets
Als Erweiterungen verfügbar:
- Rangefinder Lidar als Abstandkontrolle oder Höhenlidar
- Ultraschallmodul als Abstandkontrolle oder Höhensonar
- Optical Flow Modul für stabile Indoorflüge
- Kameramodule je nach Wunsch 1, 2, 5 und 8 Megapixel mit Wifi Übertragung und Handyapp
- Kameramodule 16 x 16 Pixel bis 336 x256 Pixel IR Wärmebild, mit Wifi Übertragung und Handyapp
- Greifer mit Servo
- Abwurfvorrichtung mit Servo
- Lichtset mit ultraheller Cree LED und farbigen Rundumlampen
- Rotorschutz einfach
- Rotorschutz vollständig (für Mint Ausbildung mit kleineren Kindern)
- Diverse Geometriesets für die CLARA um z.B. die Flugbasis zu vergrößern oder ein Landegestell zu integrieren
Die Lehrer- Schüler- Steuerung ist nur in Verbindung mit einer optional erhältlichen Fernsteuerung möglich. Im Klassensatz bestehend aus 10 CLARAS sind zusätzlich 2 Lehrer-Schülerfernsteuerungen enthalten.