Primeros pasos para hacer un quadcopter con raspberry pi y arduino

Voy a empezar este blog como un diario de cómo voy avanzando en la construcción de mi "drone" quadcopter utilizando una Raspberry Pi y un Arduino.

Probablemente no quede muy organizado, pero ira describiendo cada paso que voy dando.

Objetivo

El objetivo es hacer un quadcopter completamente autónomo que pueda ser controlado desde un PC y no necesite acción humana para autoestabilizarse y no caerse.

Eventualmente el ideal sería poder, a través de un módulo GPS, decirle a que coordenadas volar, altura y velocidad, y que él solo se dirigiera alli.

Arduino y Raspberry Pi

Esto es sólo una idea inicial. Desde luego la Raspberry Pi creo que será necesaria por la potencia de proceso y por la sencillez de programación y gestión. Al fin y al cabo es un Linux con todas sus ventajas (y desventajas).

Por lo que he ido leyendo el principal problema con el que nos podemos encontrar si usamos solo una Raspberry Pi es que, al no ser un sistema pensado para el tiempo real, pueda haber un momento que por un retraso en la lectura de sensores (por ejemplo por estar escribiendo logs o a saber qué) tengamos un accidente.

Un Arduino podría solventar este problema ya que la lógica de estabilización del quadcopter (lectura de sensores y velocidad de giro de motores) podría estar en el Arduino y que el control real estuviera en la Pi.

Supongo que el tiempo nos dirá si esto es necesario. Desde luego el primer paso va a ser gestionar todo con la RPi. Tras unos accidentes reevaluare.

Preguntas que me han ido surgiendo (algunas solucionadas ya)

Tras comprar los materiales que creo que van a ser necesarios para el proyecto tal y como he visto en otros blogs (TODO: Poner enlaces), y que describiré en un futuro post, me siguen asaltando ciertas dudas.

1) Evidentemente la Batería tiene que facilitar toda la electricidad necesaria para los motores y para la RPi, Arduino y sensores... Necesito algo que me saque los 5Vcc de la bateria.

2) Con un GPS puedo saber dónde está la RPi, pero y su altura? Los sensores de distancia por ultrasonidos funcionan en un rango de 0,2 a 4m. Un barómetro? Será lo suficientemente preciso?

3) Tengo que repasar matemáticas y física para ver como convertimos la velocidad angular de cada motor (lo único sobre lo que podemos actuar) en velocidades lineales y en el giro del quadcopter.

4) Afectarán mucho las vibraciones de la estructura a los datos obtenidos de los acelerómetros y giroscopios? Necesito amortiguar de algun modo esos sensores? O sólo con jugar matemáticamente con las señales podría deshacerme de ese ruido?

5) Necesitaré un PID Controller?

6) La fuerza que genera el motor dependerá de su velocidad angular y del propeller utilizado (la helice)... tengo que buscar esas formulas!!