Force-Feedback bei Fernsteuerungen möglich?

Hallo

Wer öfter am Steuer eines Klenflugzeuges sitzt, kennt die Ruderdrücke bei den verschiedenen Geschwindigkeiten. Ähnlich wie beim Autofahren findet hier eine "Rückmeldung" an den Piloten statt. Damit die Ruderdrücke nicht zu stark werden, gibte es verschiedene technische Variationen, aerodynamische Ausgleichshörner, Spads, gewichtsausgewogene Ruder und letztendlich hydraulische oder elektrische Unterstützung. Bei Segel- oder Kleinflugzeugen werden die letzt genannten nicht verwendet.

Für Flugsimulatoren etc. gibt es Joysticks mit Force Feedback. Das heißt der Steuerknüppel wird so parametrisiert, dass er sich in bestimmten Situationen schwerer bewegen läßt.


Was wäre, wenn wir diese Eigenschaften je nach Ruderdruck unseres Modells am Senderknüppel hätten?
Der Strömungsabriss würde sich genau so am Knüppel ankündigen, wie eine zu hohe Geschwindigkeit nicht zu unkontrolliertem Ziehen animiert.

Mit der Telemetrie ließe sich so etwas realisieren. Man könnte zum Beispiel die Stromaufnahme der Servos und True Airspeed als Parameter nehmen. Ist man zu langsam sinken die Ströme auf den Wert der vor dem Start bei der Ruderkontrolle ermittelt wird, ist man zu schnell ergeben sich aus der max. Geschwindigkeit und der Stromaufnahme der Servos beim Bewegen eines Ruders andere Werte. Wie man das auf die Sticks in der Fernsteuerung bringt, welche mechanischen Änderungen notwendig wären, darüber müsste man sich Gedanken machen bzw. mal nachsehen wie das bei den Force Feedback Sticks realisiert ist.

Vielleicht finden sich Idealisten mit technischem Knowhow so etwas zu entwickeln?

Also Claus das geht schon mal in die richtige Richtung. Zuvor würde mir es schon ausreichen, wenn man die Servos als Sensor nutzt und die Daten für Spannung und Stromverbrauch am jeweiligen Servo übertragen und aufzeichnen könnte. Dies würde auch der Sicherheit dienen da dann schnell klar ist ob ein Servo über-/unterdimensioniert ist.

Hallo Claus,

diese Idee wäre mit dem Prototypen des OSRC Senders bereits realisierbar. In den Knüppeln des Senders sind nämlich keine Federn, sondern Aktuatoren eingebaut, die den Knüppel zentrieren, aufgezeichnete Knüppelbewegungen wiedergeben und beim Lehrer/Schülerbetrieb eine Übertragung der Korrekturen des Lehrersenders auf die Knüppel des Schülersenders übernehmen können. Ich meine in einem Video auch von Force Feedback gehört zu haben.

Nachzulesen hier: http://www.os-rc.com/en/osrc-products/7-main-unit

Grüße, steve

Force Feedback

Force Feedback

Hallo zusammen,
über das Thema hatte ich mir im stillen Kämmerlein schon vor einiger Zeit Gedanken gemacht.
Zunächst mal eine grundsätzliche Frage an die manntragenden Flieger:
Wenn ich bei einem Flieger ohne Unterstützungsystem, also mit rein mechanischer Anlenkung der Ruder selbiges einfach loslasse, was passiert dann normalerweise ?
Stellen die sich selber zurück oder bleiben die so stehen wie losgelassen, oder beides ?

Ich sehe ein Problem bei der Erfassung der Ruderdrücke über den Servostrom, da bei vielen Servos der Ruderdruck über den Strom nur sichtbar wird, wenn sich das Servo bewegt.
Das Losbrechmoment der Servomechanik kann sehr hoch sein (Stichwort: selbstsperrend). Teilweise so hoch, dass das "brech" in "Losbrechmoment" sehr wörtlich zu nehmen ist. Ich hatte schon mehr als einmal Servos, die hat man nur einmal von Hand gedreht. Dann war es hin, das Getriebe.

Meine damalige Idee war die Aufnahme der Kraft auf dem Rudergestänge durch einen Kraftaufnehmer. Entweder im Servo selber oder extern direkt am Gestänge. Für Seilzüge bräuchte man dann allerdings 2 Aufnehmer. Damit hätte man dann immer die direkte und unmaskierte Info über den Druck auf die Anlenkung unabhängig vom Servo. Diese kann man dann beliebig weiterverarbeiten.

Ein zweiter Punkt ist natürlich die Beaufschlagung der Knüppel am Sender mit einer entsprechenden Kraft. So wie in dem alten MS-Joystick mit FF gehts bestimmt nicht. Da sassen 2 Motoren mit Abmessungen der Speed 600 Klasse drin.

Eine Variante wäre, dass die Knüppelmechanik wie bisher selbstrückstellend ist (vom Gas mal abgesehen) und sozusagen die "Schwergängigkeit" den Ruderdruck anzeigt.
Die zweite Variante wäre, die Selbstrückstellung aufzugeben und die Ruderdrücke auf den Knüppel zu übertragen. Das hat dann aber zur Folge, dass ggf. der Knüppel an den Anschlag läuft, wenn man ihn loslässt. Es wäre allerdings immer noch ein Selbtrückstellung da, allerdings auf die Position, in der kein Ruderdruck mehr auftritt.

Just my 2 cents

Hallo

Bei nicht unterstützten Systemen im Fliecher gibt es keine Nullstellung. Wie es bei unterstützten Systemen ist weiß ich nicht.
Man kennt ja auch die Trimmung, außer beim HR, so auch nicht wie im Modellflug. Ist die Kiste ausgetrimmt am HR so kann man den Knüppel auch mal locker führen. Bis zur nächsten Boe.
Aber da gibt es bestimmt User mit mehr Flugerfahrung auf verschiedenen Mustern als mich.

Für die Erfassung von Ruderkräften, gibt es da mit Piezo was?

Hallo,

Claus Eckert schrieb:

Hallo

Bei nicht unterstützten Systemen im Fliecher gibt es keine Nullstellung. Wie es bei unterstützten Systemen ist weiß ich nicht.
Man kennt ja auch die Trimmung, außer beim HR, so auch nicht wie im Modellflug. Ist die Kiste ausgetrimmt am HR so kann man den Knüppel auch mal locker führen. Bis zur nächsten Boe.
Aber da gibt es bestimmt User mit mehr Flugerfahrung auf verschiedenen Mustern als mich.

Für die Erfassung von Ruderkräften, gibt es da mit Piezo was?

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ich hab mal ein paar Runden auf einer ASK21 gedreht (natürlich mit Drill-Instructor). Da hat sich auch kaum was von selber zurückgestellt und Ruderdruck hab ich nur beim Start an der Winde gespürt.
Ich habe allerdings den Verdacht, dass ein Fliegen ohne Zwangsneutralisation des Knüppels für den geübten Modellflieger bedeutet, dass man neu fliegen lernen muss.
Es ist ja jetzt nicht zwingend notwendig, die Situation im 1:1 Flieger nachzubilden.
Eine Hemmung der Bewegung des Knüppels bei Bewegung wäre ja schon recht informativ.
Wie diese ja recht geringen Kräfte im Modell aufgenommen werden können, weiss ich jetzt auch nicht. Ich hatte mal am Rande mit Kraftmessungen an Ketten für Schrämmmaschinen im Bergbau und Ketten für Panzer zu tun. Da geht es allerdings um ETWAS höhere Kräfte. Ging dort mit Dehnungsmessstreifen. Da ist das gedehnte Material allerdings auch etwas massiver.
Ein Dehnungsmesstreifen könnte allerdings auch bei geringen Kräften funktionieren, wenn das gemessene Material genügend elastisch ist. Gibt dann einen absolten Wert für Dehnung oder Stauchung.

Claus Eckert schrieb:

...
Was wäre, wenn wir diese Eigenschaften je nach Ruderdruck unseres Modells am Senderknüppel hätten?
Der Strömungsabriss würde sich genau so am Knüppel ankündigen, wie eine zu hohe Geschwindigkeit nicht zu unkontrolliertem Ziehen animiert.
...

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Ein Strömungsabriß bei einem Modellflugzeug kündigt sich wohl kaum mit lang anhaltenden Vibrationen (sog. Buffeting) an. Da geht alles um ein Vielfaches schneller, z.B. Anstellwinkel- und Geschwindigkeitsveränderungen.

Gegen zu große Ruderausschläge und die u.U. damit verbundenen Überlastungen der Struktur bei hohen Fluggeschwindigkeiten, helfen auch angepasste, d.h. u.U. schwächere Servos.

Jürgen

DD8ED schrieb:

Hallo,



ich hab mal ein paar Runden auf einer ASK21 gedreht (natürlich mit Drill-Instructor). Da hat sich auch kaum was von selber zurückgestellt und Ruderdruck hab ich nur beim Start an der Winde gespürt.

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Doch, im echten (Segel-) Flugzeug stellen sich die Ruder ebenfalls selbst in die Mittelposition zurück, nur ist diese nicht so einfach spürbar wie an der Fernsteuerung, weil es kein "Einrasten" gibt, sondern der Knüppel sehr weich in die Mittelstellung läuft.

Und bei höheren Geschwindigkeiten hat auch eine 21 sehr wohl Ruderdruck, man braucht bei 180 km/h schon ziemlich viel Kraft, um beispielsweise das Querruder zu betätigen. Bei der offenen Klasse ist der Ruderdruck im Seitenruder so groß, daß man wirklich alle Kraft benötigt, um das Seitenruder voll auszuschlagen.

Andreas

Rückstellfedern sind da auf keinen Fall drin (so wie bei Senderknüppeln), aber die Fahrt drückt die Ruder zurück.
Im Stand am Boden bleiben Küppel und Ruder so stehen wie man sie stellt, in der Luft nicht.
(Ist wie mit Fahrradfahren, man machts einfach.....so genau hab ich auf dieses Detail nie geachtet.)

Sonst würde ja ein Küppel nach rechts und losgelassen, zu dauerhaften Rollen führen.
Ich denke das wäre mir schon mal aufgefallen :-)

Hilfreich ist für MICH dort immer der Gegendruck entsprechend den Geschwindigkeiten.
Wenn die Ruder "weich" werden, kippt es dann bald. Wenn ordentlich Gegendruck ist,
steuert man auch vorsichtiger, nicht mit Vollausschlägen.

DAS würde ich an einem Fernsteuersender auch gut finden. Feedback bezogen zum Speed.
Das Stick-Shaking für den Stall ist Firlefanz.

Claus Eckert schrieb:

.... Man könnte zum Beispiel die Stromaufnahme der Servos und True Airspeed als Parameter nehmen. ...

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Ich zitiere mich großzügigerweise mal selber.
Nimmt man als zweiten Parameter anstatt den Strom eine andere physikalische Größe wäre das schon mal gelöst.
Was gäbe es denn an Möglichkeiten den Ruderdruck zu messen? Ich habe bei Sensortechnik kein wirkliches Wissen.

Hallo Claus,

die Kraft ließe sich z.B über einen Dehnungsmeßstreifen messen. Das sind Bauelemente, die bei Dehnung ihren Widerstandswert ändern. Die Auswertung erfolgt über eine Messbrücke. Auf das Ruderhorn geklebt detektieren sie die Verformung des Bauteils, die bei Belastung entsteht.

Die Auswertung ist nicht ganz ohne, aber mit einer Federwaage könnte man die tatsächlichen Ruderdrücke erzeugen und so die Meßeinrichtung kalibrieren.

Ein Piezosensor ist nicht geeignet, das er nur dynamische Kraftänderungen detektieren kann aber keine statischen Kräfte.

Grüße, steve

Hallo,

also die Stromaufnahme des Servos als Größe für ein Force Feedback zu verwenden halte ich für problematisch. Neben dem schon erwähnten Losbrechmoment muss es nicht bei bei jedem Flugzeug so sein, dass die Stromaufnahme in einem brauchbaren Zusammenhang mit dem Ruderausschlag steht. Bei den manntragenden Flugzeugen mit rein mechanischer Steuerung wird viel Aufwand und Abstimmung getrieben, um die Ruderkräfte für den Piloten angenehm zu machen. Hinzu kommen beim Modell Vibrationen durch Motor oder auch nur durch Turbulenzen, die die auftretenden Kräfte verfälschen würden.
Was m.M.n. funktionieren würde wäre eine simple Korrelation zwischen Geschwindigkeit und aufzuwendender Steuerkraft. Also ein Pitotrohr misst die Geschwindigkeit, je höher diese ist desto "steifer" wird die Steuerung.

Grüße
Andi

Was gäbe es denn an Möglichkeiten den Ruderdruck zu messen?

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Frage: Wozu soll man ihn messen? Der Ruderdruck wird (wenn der Flieger nicht extra abgestimmt ist) bei zunehmender Geschwindigkeit und/oder Ausschlag - irgendwie - immer größer. Er kann bei einem kleinen Ausschlag groß sein, dann sprunghaft nachlassen, wieder ansteigen, fast auf null gehen, etc etc. Nichts, was man als Pilot am Knüppel fühlen will.

Was man fühlen will, ist ein "richtiger" Anstieg der Steuerkräfte bei zunehmender Geschwindigkeit und ein "Weichwerden" des Knüppels bevor die Luft am Ruder macht, was sie will. Das geht am einfachsten über eine Geschwindigkeitsmessung bzw. Anstellwinkelmessung.
Wieviel Kraft in Wirklichkeit dabei aufgewendet werden muss, ist egal. Das machen eh die Servos

Grüße
Andi

Hallo Andy

D.h. TAS messen und danach den mechanischen Widerstand für die Knüppel erzeugen?
Hm, was meinen die Anderen?

Mir wär das zu einfach, aber besser als nichts.

Die REALEN Ruderkräfte wären interessant.... es kann aber auch sein, das das im Modellbau gar nix bringt...
Fürs Erste wäre mal EIN Messwert (Seitenruder?) - nur angezeigt - interessant.
Bei einem Pendelhöhenruder eines Seglers wird nicht viel los sein...

mal abseits der Technik

mal abseits der Technik

Hallo allerseits,
sehr interessantes Thema .... trotzdem will ich mich jetzt erstmal nicht zur Technik äußern sondern:

Ich würd mal sagen das die meisten von uns erfahrenern Modellfliegern eigentlich ein "Force Feedback" eingelernt bzw. virtuell eingebaut haben.

Zu Deutsch: instinktiv wissen wir welche Kräfte am Flieger herrschen. Beispiel: keiner zieht nen Knüppel beim Holzmodell im Sturzflug einfach so voll durch. (Die DS und Vollkohle Leute machen das ja schonmal )
Im Gegensatz zu den Manntragenden können wir die Reaktion des Modells auch sofort sehen, deshalb müssen wir das nicht unbedingt spüren.

Übrigens auch ohne Feedbach wird im RC Kunstflug (z.B 3D) teilweise mehr aus den Kisten rausgeholt als bei manntragenden ....

Gruß Holger

Oh, das Thema lädt zum Träumen ein, wie wir vielleicht in ein paar Jahren fliegen werden

Reale Ruderkräfte oder hilfsweise Geschwindigkeits- und Neigungssensor würde ich zugunsten der Sensoren entscheiden. Die realen Ruderkräfte wären zwar sehr interessant, gerade für die, die ihre RC-Technik bis ins Detail analysieren wollen, aber für ein einfaches Force-Feedback wäre der Aufwand eher zu hoch. Modellflugzeuge, vielleicht die 6m-Segler ausgenommen, haben kleine Ruder und fliegen bei deutlich kleineren Geschwindigkeit (im Durchschnitt) als reale Flieger, demnach dürfte der Ruderdruck auch zu gering sein und müsste durch die Funke ohnehin hochgerechnet werden. Zudem wäre auch ein Erspüren eines Strömungsabrisses deutlich schwieriger, weil der Druck unmittelbar davor ohnehin sehr sehr niedrig sein dürfte aufgrund der sehr niedrigen Geschwindigkeit.
Da der Ruderdruck bei allen Rudern ohnehin gleich ansteigt mit der Geschwindigkeit, wäre es somit einfacher, ein Geschwindigkeitssensor zu verwenden und den realen Ruderdruck außer Acht zu lassen. Die Technik wäre bereits vorhanden und somit für die Hersteller auch einfacher, die Idee in die Tat umzusetzen.

Naja, und ob Force-Feedback wirklich sein muss im Modell: Nein, natürlich nicht!
Aber ich denke es würde das Fliegen deutlich einfacher und angenehmer machen (ich spreche jetzt eher von den Seglern und Scalefliegern). Ich empfand es schon als meilenschritt mit Vario zu fliegen, weil ich neben meiner visuellen Wahrnehmung nun auch eine akustische mit einbeziehen kann. Jetzt noch die haptische Ebene einzubeziehen würde das Fliegen noch angenehmer machen und die Augen "entlasten" die ja im Idealfall alles genausten erkennen müssen, auch wenn der Flieger gerade in 600 m Höhe schwebt...

Aber ich gebe Holger durchaus recht: in Kunstfliegern und wohl auch bei 3D-Helis macht Force-Feedback wenig Sinn, vielleicht auch deswegen, weil wir uns da schon ohnehin weit von der manntragenden Fliegerei entfernt haben.

Gruß Martin

Es muss ja nichts mit der Entfernung zu den Manntragenden zu tun haben,
sondern ob es mich dem Fliegerchen und den Elementen näher bringt.

Beim Drachenfliegen konnte man oft auch RIECHEN, woher die Thermik kommt :-)

Vario/Prop-Fernsteuerungen waren ja auch eine tolle Erfindung....

Klar: Die realen Ruderkräfte wären natürlich insofern nett, als man es z.B. spüren würde, wenn eine Böe den Flieger durchrüttelt und an den Rudern zerrt.
Ich schätze das wär natürlich prinzipell machbar, aber man müsste halt dann wahrscheinlich eben auch den gleichen Aufwand treiben wie bei manntragenden Fliegern: Ruder mit Gewichts- bzw. aerodynamischem Ausgleich usw. Ist vermutlich viel Aufwand.

Ein einfacher Versuch wäre, bei einem Flieger mal ganz simpel die Stromaufnahme z.B. von Höhen- und Querruderservo zu messen. Dann den Flug mit einem GPS Logger aufzeichnen, ein genau definiertes Pattern fliegen, mal langsam und mal schnell mit jeweils 180° Kurven oder so. Dann die Aufzeichnung der Stromaufnahme der Servos über die Zeit mit den Flugmanövern abgleichen und sehen, ob da eine brauchbare Übereinstimmung zu finden ist.
Und da wär ich eben skeptisch.
Aber wer weiß

Grüße
Andi

Ich spinne mal an der Technik weiter.
Bei meinem MPX-Sender gibt es am HF-Modul den COM-Ausgang. Da werden z.B. die Sensorwerte ausgegeben. Siehe auch den "M-Link goes Android-Thread".
Wenn man einen TAS-Sensor im Modell hat, den Wert an der COM-Schnittstelle abgreift und über eine wie auch immer geartete Schaltung an einen Force-Feedback-Stick gibt, dann wäre man gar nicht mehr weit vom Ziel entfernt. Vorzugsweise sollte man so etwas in einem RC-Car testen.

Schaun wir mal ob es dazu Ideen von Elektronikern gibt. Denn das Steuer-Signal eines Force-Feedback-Stick muss ja in den Sender zurück gegeben werden.

Ich schicke mal eine PN an uBit und cyblord. Vielleicht fällt denen was ein.