Dieser Beitrag ist Flugmodellen der besonderen Art gewidmet und bildet den Grundstein meines langjährigen Projektes "Flying CAM"
Vor rund drei Jahren, las ich irgendwo im Web erinen Artikel über die sog. "Quadrocopter" im Modellflugbereich. Eine Art Helikopter, aber mit vier Rotoren, welche alle horizontal auf der selben Höhe angebracht sind. Damals schien mir insbesondere die Steurungssoftware revolutionär.
Während die kontrollierte Fernsteuerung von herkömmlichen Modellhubschraubern, praktisch nur halbprofessionellen Freaks vorbehalten ist bzw. enormer Überung bedarf, können sich diese Quadrocopter über eine ausgegklügelte Elektronik selbständig austarieren. Die Software kontrolliert die Drehzahl der einzelnen Motoren permament und sorgt dafür, dass der Quadrocopter stets seine Position beibehält. Droht der Pilot die Kontrolle über sein Fluggerät zu verlieren, so lässt er einfach los und der Quadrocopter pendelt sich von selbst in seiner Schwebelage ein.
Sofort war ich von diesen Quadrocoptern begeistert. Ich stellte mir vor, wie ich mit solch einem Gerät Luftaufnahmen erstellen könnte, und schrieb daher umgehend die Hersteller des damaligen Pionierquadrocopters an und erkundigte mich nach der Nutzlast dieser Geräte. Zumal es sich um eine neue Anwendung aus dem Bereich der Highend-Ultraleicht-Technologie handelte, war ich von Beginn weg skeptisch. Leider kam umgehend eine ernüchternde Antwort. 80 Gramm sei die Nutzlast und die leichteste mir bekannte Kamera wog damals etwa 130 Gramm. Eine Höhere Nutzlast sei derzeit nicht möglich, da die Motoren zu schwach seien oder aber der Akku innert 2min leer sei.
Mein Plan bzw. Vorhaben war damit vorübergehend beendet und ich verlor in der Folge die Entwicklung rund um Quadrocopters aus den Augen.
"Ein Quadrocopter (von lateinisch quadrum, Viereck) ist ein Luftfahrzeug, das vier in einer Ebene angeordnete, senkrecht nach unten wirkende Rotoren oder Propeller benutzt, um Auftrieb und durch Neigung der Rotorebene auch Vortrieb zu erzeugen. Es gehört zu den Hubschraubern und kann wie diese oder auch wie VTOL-Flugzeuge senkrecht starten und landen. Andere Bezeichnungen sind Quadrotor oder Schwebeplattform"
Vor zwei Wochen stellte ich jedoch fest, dass in diesem Bereich in nur 3 Jahren eine überwältigende Entwicklung stattgefunden hat. Es scheinen heute alle damaligen Probleme weitgehend behoben zu sein und inzwischen haben sich bereits einige unterschiedliche Anwendungen bzw. Gerätetypen entwickelt. Heutige Motoren und Akkus ermöglichen Flüge von rund 20-25 Minuten und gewisse Modelle weisen eine Nutzlast von über 1 KG auf.
Meine Faszination flammte selbstverständlich umgehend wieder auf und endete in stundenlangen Webrecherchen. Im Grunde wollte ich anfänglich nur ausfindig machen, wo ich solch ein Gerät erstehen kann bzw. in welchem Bereich sich die Kosten in etwa bewegen. Es stellte sich jedoch heraus, dass die Materie gleichwohl immer noch deutlich komplexer ist, als ich zuerst dachte.
Die Spannbreite umfasst mittlerweile eine unglaubliche Vielfalt unterschiedlicher Flugmodelle. Angefangen beim Eigenbau und opensource Software, über diverse spielzeugartige Fertigmodelle bis hin zu abolsut professionellen Topgeräten. Nicht weniger breit gefächert sind die Anwendungsmöglichkeiten aus dem Hobbybereich bis hin zu kommerziellen Nutzungszwecken. Die Flugobjekte können inziwschen mit GPS, Licht, Blackbox und x-belibigen Messgeräten bestückt werden. Es haben sich zudem während dieses Entwicklungsprozesses, zum Begriff "Quadrocopter", diverse weitere Bezeichnungen hinzu gesellt, wie etwa: MikroKopter, U.A.V.P., X-UFO, Microdrones, AirRobot, Dragonflyer usw.
Entsprechend sind die Preise enorm unterschiedlich und beginnen bei einigen hundert und enden bei einigen zehntausend Euro. Ob der Vielfalt auf den ersten Blick irritiert, entschied ich mich meine neuesten Erkentnisse vorgängig zu sortieren, was schlussendlich in diesem zusammenfassenden Beitrag endete.
Für welchen Weg ich mich schlussendlich entscheiden werde, steht noch aus, aber vermutlich werde ich mich der Version "Eigenbau" anschliessen. Zum einen fasziniert mich die dahinter stehende community sowie open source Philosophie. Weiter kann auf diesem Weg auch kreativ am Design des Copters gefeilt werden und zudem ist es der mit Abstand billigste, allerdings auch der zeitintensivte, Weg, zu einer Flying Cam zu gelangen.
Sie definieren ihr Projekt folgendermassen (Zitat):
"UAVP (Universal Aerial Video Platform) ist eine RC-gesteuerte, sowohl auch optional autonom fliegende Vier-Rotor-Flugsonde, die auf die Wünsche des Anwenders abgestimmt werden kann und ist somit in ihrer Konstruktion absolut modular und einzigartig.
Dank der elektronischen Lageregelung ist diese extrem leichte und leise Flugplattform ohne vorherige Helikopter-Erfahrung einsetzbar. In der Luft wird die UAVP wie ein herkömmlicher RC-Helikopter mit Heli-Command gesteuert: Erhält er keine Kommandos vom Piloten, so behält er seine Höhe und Richtung bei, im GPS-Betrieb auch seine Position.
So kann sich der Pilot vollständig auf sein Vorhaben konzentrieren, als Bsp. Videoflüge.
Die UAVP besticht genauso durch das flexibles Nutzlastkonzept, lange Flugzeiten und eine sehr variable und per Software bestimmbare Flugdynamik. Das ideale Einsatzgerät zur Luftfotografie, Luftvideos, Dokumentation oder einfach nur als innovatives Sportgerät für den privaten Modellflieger.
Durch den leisen undkraftvollen Brushless-Elektroantrieb, seinem variablen Durchmesser von 360 bis 1000mm und einem Gewicht von unter 1.000 Gramm kann man die UAVP auch über bewohnte Gebiete einsetzen.
Was ist eigentlich eine Universal Aerial Video Platform?
Grundsätzlich funktioniert unsere UAVP nach dem VTOL-Prinzip.
VTOL ist ein Akronym für "Vertical Take-Off and Landing". Es bezeichnet die Fähigkeit eines Fluggerätes, senkrecht und ohne Start- und Landebahn starten und landen zu können.
Es hat immer wieder Versuche gegeben, Luftfahrzeuge mit dem scheibenförmigen Erscheinungsbild und den theoretisch durchaus vielversprechenden Eigenschaften von "fliegenden Untertassen" zu bauen.
Rund oder symmetrisch um die Hochachse, somit keine bevorzugte Flugrichtung VTOL, also fähig zum Senkrechtstart, ohne im Vorwärtsflug die aerodynamischen Nachteile eines Hubschraubers zu haben.
Durch den flachen Aufbau liegt der Schwerpunkt der UAVP höher als bei einem Hubschrauber, so dass sie keine konstruktionsbedingte Eigenstabilisierung wie dieser aufweist. Sie kippt daher sehr leicht und wäre somit nur schwer bis gar nicht zu steuern.
Durch den Einsatz von modernsten, elektronischen Beschleunigungs-Sensoren, die zusammen mit Mikrocontroller-gesteuerten Brushless-Elektromotoren eine automatische Lagestabilisierung ermöglichen, ist die Fluglageregulierung ein Kinderspiel."
Ebenfalls viele weiterführende Informationen sind auf der Projekt-Webseite von Mikropkopter zu finden. Es sind hier detaillierte Informationen über die Fligth Ctrl, Motoren, den Rahmenbau, die Elektronik, Verkabelung usw. zusammengetragen. Auch hier werden einige Videos präsentiert und im Downloabereich sind einige Tools zu finden.
Nachfolgend ein illustratives Flugvideo über Eigenbau U.A.V.P./MikroKopter, gefilmt am am Chaos Communication Camp (CCC) 2007 in Berlin:
Eigenbau - Bestandteile / eShops
Wer sein Flugobjekt selbst bauen will, braucht nebst des Knowhows diverse Hardware-Bestandteile.
Im ersten genannten Shop, können die einzelnen Bestandteile auch als Sets bezogen werden. Ein Quadrocopter kommt so auf rund 1'000 Euro ohne CAM.
Eigenbau - Videos
Viele interessante Videos zum fliegenden Kameras findet man auf der Plattform RCMOVIE.NET.
Nachfolgend einige ausgewählte Beispiele.
Flug mit GPS-Hold
Kamerausgleich
Fliegen via videostream-Flugbrille
autonomer Flug
Fug mit Hängelast (T-Shirt)
Flug ab Pickup:
Looping
Nachtflug
Fertigmodelle - Spielzeug
Während meiner umschweifenden Recherchen, bin ich fernerhin auf einen fixfertigen Spielzeug Quadrocopter, das sog. Silverlit X-UFO, gestossen:
Sehr überzeugend ist hier der flexible Rahmen, welcher Zusammenstösse mit Gegenständen weitgehend verhindert. Eine hübsche graphische Darstellung über die Eignschaften des X-UFO findet man auf der Website des Hertsellers. X-Ufos kosten komplett um die 100 Euro (Preisvergleich). Man kann sie auch als Einzelbestandteile kaufen, welche man inzwischen sogar schon auf eBay findet. Es scheint mir, als wäre der Flugspass mit dem X-UFO garantiert, eine Nutzung für Foto-/Videoflüge hingegen ausgeschlossen.
Sehr interessant scheinen mir die Fertigmodelle der Firma Draganfly. Sie bewegen sich preislich noch deutlich unter den Geräten der absoluten Topprofiliga, lassen aber schon eindrückliche Foto- und Filmflüge zu. Die Preise der verschiedenen Modelle mit intergritere onboard Kamera variieren je nach Ausführung (Kameratyp, -aufhängung, -satbilisierung etc.) zwischen 1'400.- und 6'000 .- US$.
Auf der Webseite werden alle Modelle einzeln mit Bild&Video demonstriert und einen detaillierten Überblick verschafft folgende Vergleichstabelle (.pdf)
Draganflyer V Ti PRO RC Gyro Stabilized Electric Helicopter With High Res Color Video Camera System
Draganflyer SAVS Stabilized Aerial Video System Gyro Stabilized - Dieses Modell kam bei der Produktioen des Musikvideos "Brown & Bondy" zum Einsatz - siehe unten.
Das Pro-Modell: Draganflyer X-Pro Industrial Electric Gyro Stabilized
Wie bereits erwähnt gibt es schlussendlich die absoluten Topprofi Foto- und Videocopters, welche bis hin zu Überwachungszwecken eingesetzt werden können. Hier sind die Copters nicht nur fixfertig zusammengebastelt, sondern das komplette Equipement kommt in einem Rollkoffer verkpackt und "ready to fly" daher. Diese Geräte verfügen standartmässig über GPS, Blackbox zur Aufzeichnung der Flüge und weiteren Details.
Solche ein Angebot besteht zum Beispiel von der Firma microdrones GmbH , in der Schweiz vertreten durch omnisight GmbH. Es sind bisher zwei unterschiedlich grosse microdrones im Angebot.
Ebenfalls im professionellen Bereich aktiv, ist die Firma AirRobot, deren AirRobot für den Einsatz im militärischen Bereich, Polizei, Feuerwehr, THW (Suche und Rettung) und andere gewerbliche Anwendungen konzipiert ist.
Auf den gewerblichen Einsatz spezilialisiert, sind z.B die beiden Unternehmen flying digicam und luftbilder.net, deren Dienste für Architekten, Bauunternehmer, Ferhiehäuser/Hotels, Handwerker, Immobilienmarkler, Landschaftsplaner etc. darbgeboten werden. Auf beiden Seiten sind diverse Beispiel zu finden..
Forschung - M.I.T.
"Last but not least" ist das M.I.T. zu erwähnen, wo mit verschiedenen Studien und Projekten am Einsatz von Quadrocopter Geschwadern für diverse Zwecke geforscht wird. Bilder - Videos
