Teknofest İçin Temel Olarak İHA Nasıl Yapılır?

Bu yazımda Teknofest 2021 için döner kanat ve sabit kanat kategorisindeki yarışma kurallarını ve yarışmaya uygun ihaların temel olarak nasıl yapılacağından bahsedeceğim. Bu sene yarışmaya ilk kez katılacak takımlar çok fazla, bu yazının onların nereden başlayacaklarını bilmeleri için önemli olabileceğini düşünüyorum.

Öncelikle döner kanatta kullanılacak malzemelerle başlayalım.

1.Motorlar/Pervaneler

Motorlar ve pervaneler birbirleri ile ilişkili oldukları için bu ikisini aynı anda seçmek istedim. Üretecekleri güç bakımından motorların boyutları ve kv değerleri değişkenlik göstermektedir. Max 4 kg’lık bir dron yapılması gerekiyor, bu durumda en az 2:1 güç/ağırlık ölçeğini baz alırsak her motorun maksimum 2 kilogram itiş gücü üretmesi yeterli olacaktır. Görev süresi uzun olmadığı için motorların verimliliği bizim için önemli olmayacaktır. Motorları satın alacağımız sayfada açıklama kısımlarında hazırda test edilmiş, farklı pervaneler ve farklı piller ile yapılan testlerin sonuçları paylaşılmaktadır. Örnek olarak bu motor 12″ bir pervane ile birlikte kullanıldığında bize istediğimiz değerlerde bir itiş gücü sağlayabilmektedir. Dronun boyutu büyüdüğünde en uygun fiyatlı motorlar model uçak motorları olacaktır. Bunlar henüz dronlarda kullanılmak için bir form değişikliğine gitmediği için fiyatları uygundur. Dronlarda model uçaklar için üretilmiş motorların kullanılmasında herhangi bir sakınca yoktur.

2.Esc/Elektronik Hız Kontrol Kartı

Esc seçerken en önemli konulardan biri markadır diğeri ise yazılımıdır. Pixhawk 4 dshot (Digital Shot) iletişim protokolünü desteklemektedir. Dshot adaptasyon, değer aralığı verme gibi işleri yapmadan motor değerlerini dijital olarak belirler ve kumandaya göre adaptasyonunu sağlar. Eğer dshot esc bulamazsanız oneshot protokolğnğ kullanan esc de tercih edebilirsiniz. Marka olarak Racerstar, hobbywing, red-brick gibi bilinen markaları almanızı öneririm. Amper değeri olarak yarışma için yapılacak dronda en az 40 amper esc kullanmanız gerekecektir. Yanma, bozulma durumuna karşı en az 2 adet yedek esc bulundurmanızı öneririm.

3.Kontrol Kartı ve Aviyonik Sistem

Kontrol kartı olarak Pixhawk px4 2.4.8 versiyonunu kullanılabilir. Görüntü işleme ve hesaplamalar için bir mini bilgisayara gerekli, rasperry pi veya lattepanda mini bilgisayarlarına linux yukleyerek dronekit, opencv gibi kütüphanelerle görüntü işleme, otonom uçuş yazılımları geliştirilmelidir. Eğer pixhawkı tam set olarak alırsanız telemetri için gerekli olan modül, buzzer, güç ünitesi, led parçalarını harici olarak seçmek zorunda kalmazsınız.

4. Kumanda ve Alıcı

Yarışma alanının boyutu tam belirlenmedi fakat hemen her kumandanın mesafe konusunda yeterli olacağı söylenebilir. Radiolink, Futaba, Frsky gibi güncel kumandaları önerebilirim. Flysky kullanmanızı önermem ibus protokolünü kullanacaksanız pixhawk bunu desteklemeyebilir, araştırmalarım sonucu sorun yaşayan ve çeşitli üçüncü parti yazılımlar kullanarak sorunu çözmeye çalışanlar gördüm, kısıtlı bir zamanda bununla uğraşmanızı istemem. Alıcınızı sbus protokolü ile pixhawk kontrol kartına bağlamalısınız. Sbus destekli bir alıcınızın olması gerekir.

5.Pil- Şarj Aleti

Yarışmada lipo pillerin kullanılması en doğru seçenek olacaktır. En az 3 pilinizin olmasını tavsiye ederim. Pillerinizi direk kontrol kartına ve motor sürücülerinize(esc) bağlayamazsınız bunun için bir Güç Dağıtım Kartına ihtiyacınız olacaktır. Pixhawka güç vermek için onun için yapılmış Power Modülünü kullanacaksınız. Dronun görevleri yapması için kullanacağınız servoları kontrol kartınız haricinde harici bir voltaj regülatörü devresinden sağlayabilirsiniz. Pillerinizin bilindik markalardan olmasını öneririm, şarj aletinizin de kaliteli ve orijinal olması çok önemli, unutmayın ki pilinizin üzerinde üretici ismi ve kapasit, voltaj gibi değerlerin yazması gerekmekte, pili taşımak ve saklamak için safebag almayı unutmayın.

Bu seneki döner kanat görevi 2 etaptan oluşmakta,

1.etap 2 direk etrafından geçme ve ortadaki direğin etrafında sıfır çizerek kalkış noktasına inme (fotoğraf 1.1). Bunu otonom uçuş ile yapabilmenin 2 yöntemi var. Birincisi pixhawk kontrol kartını programladığımız Mission Planner uygulamasında hazırda gelen Actions bölümünden (fotoğraf 1.2)

İkinci yöntem mini bilgisayara yüklediğimiz kütüphanelerin otonom uçuş için geliştirilen fonksiyonlarını kullanarak. 1.Etapta 2.yöntemi kullanmanız size hız ve 2.etaba hazırlık aşamasında fayda sağlayacaktır.

2.Etapta FireFighter görevimiz var (Fotoğraf 1.3)

Bu etapta dronun ilk etaptaki gibi dronumuzun otonom olarak kalkması veya kalktıktan sonra 5 saniye içerisinde otonom moda girmesi bekleniyor. Ardından parkurdaki ilk turuna başlayıp yol üzerinde görüntü işleme yaparak su alma bölgesini bulup, koordinatlarını kaydetmesi gerekmekte, 2.turda ise belirlenen koordinattaki su alma alanından suyu alıp hemen ilerideki su bırakma alanına dökmesi gerekmekte. Su bırakma alanının pist rotası üzerinde olmak kaydı ile toplam 60 metre içerisinde herhangi bir yerde olabileceği belirtilmiş. Dronun minimum 250ml su taşıması gerekiyor, bıraktığı su miktarı puanlamaya dahil edilecek. Dron görevini tamamladıktan sonra belirlenen alan dahilinde herhangi bir yere inebilir ve süre durdurulur.

Son olarak puanlama kısmında uygulanacak fonksiyona bakmanızı ve hafiflik, süre gibi etmenlere dikkat ederek hazırlanmanızı öneririm. Pervaneleri takmak için acele etmeyin önce simulasyon(sıtl) ortamında testleriniz yapın ve olası bir kontrol kaybında dronun sağlıklı bir şekilde inmesini(failsafe) sağladığınızdan emin olun. Unutmayın ki düşmanın kafası hiç bir zaman ayaklarının olduğu yerde olmaz.