Увеличиваем удобство работы со СмартТВ и приставками. Выбираем популярные пульты управления с гироскопом или тачпадом. / Подборки товаров с Aliexpress и не только / iXBT Live

Что-то кроме гироскопа?

Помимо гироскопа, также существуют такие фишки как: адаптивные курки, HD вибрация, световая панель и сенсорная панель. Всё это также может расширить геймплей и увеличить погружение.

• Адаптивные курки позволяют почувствовать разную силу нажатия.

• HD вибрация позволит наконец-то по-настоящему прочувствовать игры. Можно будет прочувствовать отдачу от оружия, столкновения, типы поверхностей.

Демонстрация начинается с 1:30

• Световая панель может использоваться в играх, как дополнительный источник света. Например, играя вечером, огонь, взрыв, сигнализация могут быть отображены на геймпаде и создать небольшой эффект амбилайта, как бы добавляя в нашу жизнь освещение из игры. Например, представьте взрыв бочки, в игре, где на долю секунды, в такт с игрой, у вас бы появилась из колен вспышка (из геймпада). Например, также представьте стелс, где внезапно сработала сирена и в такт с игрой, ваш геймпад, добавил бы немного красного света в периферийное зрение.

• Сенсорная панель может использоваться для всякого рода загадок, со взломами, в использовании компьютеров, планшетов, телефонов в играх и подобных механик.

Почему мышь и клавиатура устарели?

Мышь и клавиатура устарели с приходом вибрации и гироскопа. Гироскоп позволяет дать игроку дополнительные 3 степени свободы (наклоны вперед-назад, влево-вправо и под углом), а мышь может дать только 2 степени свободы, да точных, но всего 2. Гироскоп, вкупе со стиком, позволяет дать 3 степени 2 на взгляд, и тем самым значительно расширить взаимодействие с игрой.

Бортовая электроника

Основной компонент, который мы разрабатывали самостоятельно, — плата стабилизации. Изначально она была основана на платформе Arduino Uno, потом заменили на более мощную Due, что позволило увеличить частоту ПИД-регуляторов с 40Гц до 66.(6)Гц.

Пропеллеры коптера приводятся в движение компактными бесколлекторными двигателями в связке со стандартными контроллерами оборотов — ESC. Мы используем ESC с изменённой прошивкой.

Для питания всей системы используется литий-полимерный аккумулятор (3S). Из соображений безопасности мы решили сделать систему мониторинга напряжения на аккумуляторе. В штатном режиме использования аккумуляторов система ведёт себя достаточно стабильно. Однако на начальных этапах работы мы наблюдали эффекты, вызванные неоптимальным использованием батарей:

Для наших целей ESC было решено перепрограммировать. Благодаря использованию прошивки tgy (от SimonK) мы добились уменьшения задержки системы на пути от центрального контроллера до двигателей. В результате компоненты ПИД и угловая скорость стали более синусоидальными, а поведение всей системы приблизилось к поведению математической модели.

Для измерения динамических параметров используются следующие датчики:

Воспроизводимость результатов

Чтобы создать такое устройство, нужно собрать аналогичную механическую конструкцию, эквивалентную электронную схему и использовать наше ПО.

Гироскоп на ps4

Вслед за Nintendo и на Sony начали появляться игры, где гироскоп начал использовать для прицеливания. Попробовать это можно в Days Gone и Last of Us 2. Это пришло на PS4 только лишь потому, что это решает проблему точного прицеливания (без автоприцела) и это удобно.

Грабли

В случае с корректировкой мощностей моторов необходимо не допускать слишком низких и слишком высоких мощностей, при которых стабилизация работает неверно.

С одной стороны, существует минимальная мощность, которую уменьшить нельзя, или моторы просто остановятся. С другой, уменьшение мощности может быть необходимо для правильной работы алгоритма. Если мощность (throttle) уменьшить слишком сильно, ПИД может «зашкаливать» в нижнюю сторону. Чтобы решить эту проблему, мы ограничиваем доступные пилоту мощности.

Другая опасность — влияние побочных вибраций от моторов на

Если не получается…

Зачем это игровым разработчикам?

1. Новые игровые механики позволяют привлекать к своей игре большую аудиторию, а также новую аудиторию. Например, многие игроки, с большим стажем, жалуются на то, что в играх нет ничего нового, так вот эту проблему можно было бы решить, с помощью инноваций, которую могут дать геймпады.
2. Все это не так затратно, как может показаться. Многое уже разработано, это небольшие гаечки в управлении, которые могут быть сделаны минимальными усилиями.

Как включить квадрокоптер и соединить его с пультом

Некоторые модели квадрокоптеров включаются простым нажатием кнопки питания, в то время как у других используется двойное нажатие. Это объясняется тем, что первое нажатие может быть задействовано для просмотра уровня заряда батареи. После включения коптера и пульта их нужно связать, чтобы устройства могли реагировать друг для друга.

Как геймпады могут изменить геймплей в играх

Благодаря гироскопу:

1. Современные игры смогут получить больше интерактивности, которая позволит гораздо больше погружаться в игру, а также поспособствует развитию физики в играх;
2. Появятся новые механики в играх, которые позволят разнообразить новые игры;

Как пожелание…

Не спешите выжать из нового квадрика все соки в первый же день полетов!

Помните, что первые запуски, это для него всего лишь тестирование и проверка работоспособности, а для вас – проверка на выдержку.

Поэтому, не спешите, иначе рискуете разочароваться до того, как новинка принесет вам наслаждение.

Как управлять квадрокоптером

Не торопитесь сразу запускать коптер, пока не изучили способы управления им, так как это может привести к падению и повреждению девайса. Первым делом советуем вам освоить все кнопки и рычаги пульта управления.

Как управлять квадрокоптером с помощью пульта управления

На пульте управления квадрокоптером обычно присутствуют стики (рычажки), триммеры, и функциональные кнопки. Также во многих моделях есть дисплей и держатель для смартфона.

Стики в первую очередь отвечают за перемещение дрона в пространстве. Здесь принцип управления похож на тот, что используют в радиоуправляемых машинках, только коптер еще умеет двигаться вверх и вниз. Часто левый стик отвечает за набор высоты, снижение и позволяет вращать дрон вокруг своей оси в ту или иную сторону.

Также стики отвечают за запуск и остановку двигателей. Традиционно запуск или остановка производится при сведении стиков в нижние углы друг к другу. Во многих моделях двигатель останавливается и при нажатии и удержании левого стика вниз. Помимо этого перед запуском дрона может потребоваться сопряжение с пультом, для чего выполняется конкретная комбинация движений (например, нужно потянуть левый стик вверх, затем вниз до специального звукового или светового сигнала).

Функциональные кнопки выполняют одну или несколько функций: включение / выключение дрона, выполнение фото- или видеосъемки, выполнение трюков (их число и сложность зависит от конкретной модели), переход в разные режимы полета и другое.

Триммеры — это такие переключатели, которые помогают калибровать дрон. Разберем, что это значит. На заводе устройство настраивают так, чтобы оно летело четко в заданном направлении. Но в результате ударов, тряски или иных воздействий дрон может начать заносить в ту или другую сторону.

Для устранения подобного заноса и нужны триммеры. Если коптер кренится вправо, тогда соответствующий триммер нажимается влево (всегда в противоположную заносу сторону). Установить точные значения помогают шкалы на пульте управления или на экране смартфона. Иногда один из триммеров используют в роли функциональной кнопки, например, для съемки фото или видео.

Как это отразится на игровой индустрии?

1. Появятся новые игровые жанры, вернуться некоторые старые жанры, такие как тир на Wii, но в новом виде.
2. Физика в играх начнет развиваться, так как появится новые взаимодействия с игрой, которые будут её требовать.

Калибровка пид

Для углов

Хотя такой подход не самый эффективный (мы не знаем «срок годности» коэффициентов количественно и считаем их константами), на практике задача стабилизации коптера в полёте была нами решена. Правда, возникла проблема с управлением, но об этом позднее.

Матчасть

Определим невязку — разницу между требуемым и реальным значением некоторой величины:

 — требуемое значение величины (угол с джойстика),

 — текущее значение величины (угол с датчика).

Зададим момент сил для угла

где

 — пропорциональная,

 — интегральная,

 — дифференциальная составляющие.

Знак минус говорит о том, что при положительных

воздействие направлено против отклонения.

В чём смысл этой формулы? Напишем уравнение динамики, положив

 — момент инерции.

Для простоты уберём интегральную составляющую (

где

Т. е. чем больше пропорциональная составляющая, тем более «резкой» будет реакция на воздействие (больше амплитуда). Чем больше дифференциальная составляющая, тем быстрее будет происходить затухание (больше декремент).

Из модели затухающих колебаний получаем выражение для коэффициента затухания:

Из возможных решений уравнения нам подходит режим, близкий к критическому (граница апериодичности,

) — нет отрицательного «перелёта» графика, переходный процесс короткий. Как видно, критический режим задается всего одним соотношением на коэффициенты ПИД-регулятора.

Интегральная составляющая устраняет статическую ошибку. Пусть невязка

Более подробный анализ уравнения ПИД-регулятора можно найти в других статьях: раз, два.

Небольшой обзор на пульт дистанционного управления g20s (версия с гироскопом)

О нас

Мы — студенты МФТИ (в своём большинстве), которые в свободное время занимаются проектом на мастерской TechnoWorks. Кроме коптера у нас живут и другие проекты: железные и программные. О них мы расскажем как-нибудь потом. А еще у нас можно придумать и реализовать свою идею (а мы поможем найти людей).

Если есть желание присоединиться к нашей команде, свяжитесь с нами! Мастерская активно расширяется, для новых участников у нас полно творческой и технической работы. И печенек.

Первая авария

Слишком большая дифференциальная составляющая на практике приводит к автоколебаниям, чего не должно быть в теории. Почему? Уберём все составляющие, кроме дифференциальной, и решим уравнение:

т. е. величина

превращается в линейную комбинацию

и её производной. То же самое происходит с моментом сил, который также является гармонической функцией в этом примере. При определенных

коэффициенты линейной комбинации могут быть такими, что возникнут незатухающие автоколебания.

Также результат работы составляющих ПИД приходится ограничивать по модулю. Иначе значение

Компромиссом является установка не слишком маленьких коэффициентов в совокупности с введением ограничения сверху на все три составляющие: пропорциональную, интегральную и дифференциальную.

Стоит сказать, что реальная коррекция в почти горизонтальном положении — около 1–2 попугаев процентов мощности моторов (полётная мощность около 60%).

Рассмотрим решение уравнения второго порядка (1), которое в одном из случаев является затухающей синусоидой.

На практике действительно получается что-то похожее (пример справа). Для демонстрации коэффициенты специально ухудшены для увеличения времени затухания. Оригинальную прошивку ESC пришлось заменить, т. к. она вносила существенную задержку, из-за которой математическая модель плохо описывала реальную систему.

Поскольку

Первый запуск квадрокоптера

Перед запуском убедитесь в том, что вы хорошо запомнили движения для запуска двигателей, взлета, посадки и других маневров. Если нужно, повторите их перед стартом по инструкции. Установите дрон на ровную площадку, выполните сопряжение с пультом по инструкции, запустите двигатели и при помощи стика пульта поднимите дрон в воздух.

Так как дроны чутко реагируют на малейшие движения стиков, выполняйте все движения плавно, без рывков, слегка нажимая на стик в нужном направлении. Потренируйтесь двигать дрон в разных направлениях и выполните посадку. Когда появится более-менее стойкий навык управления дроном, можно переходить к освоению разных полетных режимов и другого функционала.

После первых экспериментов можно приступать к освоению остальных возможностей квадрокоптера. Попробуйте управлять дроном в разных полетных режимах, потренируйтесь выполнять трюки и вести съемку. Не все движения у вас будут получаться сразу, а освоение сложных трюков может потребовать долгих часов тренировок. Но со временем вы сможете управлять дроном не хуже, чем любыми другими привычными для вас девайсами.

Подготовка к запуску

Перед запуском коптера вам нужно убедиться в том, что он полностью готов к полету. То есть в том, что он правильно собран по инструкции и на него установлены защита винтов и посадочные лыжи (при наличии). Что на него установлен полностью заряженный аккумулятор и подключена камера при ее наличии.

Если дрон к полету готов, можно переходить к поиску или подготовке подходящей территории. Первый запуск лучше производить на большом открытом пространстве, свободном от людей, животных, деревьев, домов, проводов и других помех. Это может быть поле, луг, пустырь или другая свободная территория. Желательно, чтобы и погода не препятствовала вашим первым экспериментам, то есть учитесь управлению в безветренную погоду.

Полёт коптера с нашей системой стабилизации

^{лето 2023.зима 2023.весна 2023}

Послесловие

Рано или поздно все это придёт в игры, ровно как и прицеливание гироскопом уже пришло, просто потому что это удобно, это решает проблемы (в данном случае проблему сложного прицеливания на стиках). Вслед за прицеливанием пойдет и вождение, а потом и новые механики постепенно подтянуться, это лишь вопрос времени и энтузиазма у разработчиков игр.

Некоторые механики можно проверить уже сегодня, купив современный геймпад (DualShock 4, DualSense 5 или Pro controller), настроив эмуляцию мыши на гироскоп, для прицеливания, или повесить гироскоп, на левый стик, для вождения. Также, некоторые механики можно опробовать, поиграв в разработанный мной мод-драйвер для Half-Life: Alyx (novr), который позволяет попробовать новую интерактивность на клавиатуре и мыши, без VR, управлять оружием иначе, чем в обычных шутерах.

Программное обеспечение

На рисунке приведена упрощённая блок-схема программы, исполняемой на контроллере платы стабилизации. Главной частью является цикл. Если хотя бы одно действие в нём не выполняется вовремя, частота перестаёт быть постоянной, и стабилизация работает неверно.

В качестве динамического датчика мы использовали MPU-6050 из-за его вычислительных возможностей. Встроенный процессор (DMP) способен частично обрабатывать данные с датчиков, что позволяет разгрузить центральный контроллер. Но оказалось, что надёжных библиотек для работы с этим устройством под Arduino не существует.

Решение jrowberg’а привело к проблемам при использовании на сильно загруженном микроконтроллере. Код в примере опирается на синхронность считывания данных. FIFO-буфер датчика, в который записываются посчитанные величины, переполняется в случае несвоевременного считывания.

Поскольку всегда считывается первый элемент из FIFO, то при частичной заполненности появляется задержка между помещением новых данных в FIFO и их обработкой на Arduino. В свою очередь, эта задержка приводит к возникновению автоколебаний. При переполнении буфер приходится очищать:

его размер 1024, что не делится на 42 — размер пакета. Поэтому, когда буфер переполняется, в начале FIFO находится часть какого-то постороннего пакета. Иными словами, начиная с определенного момента структура нарушается: начало FIFO не совпадает с началом пакета, и считать корректные данные невозможно.

Сборка квадрокоптера

На первом этапе вам нужно правильно собрать дрон, чтобы он не получил повреждения при первом же полете. Сборка подразумевает раскладывание лучей (если они конструктивно раскладываются), установку пропеллеров и защиты, зарядку и установку аккумуляторов в дрон и пульт, а также подключение видеокамеры. В некоторых моделях детали присоединяются болтами, поэтому в комплект может входить отвертка.

В процессе сборки обратите внимание на правильную установку пропеллеров, чтобы не перепутать задние винты с передними. Обычно на основаниях для пропеллеров есть специальные метки, например, белые винты ставятся на белые метки, как в модели

. Что касается защиты, то не советуем отказываться от ее установки, если это ваш первый опыт управления коптерами. При получении хорошего навыка пилотирования вы можете в дальнейшем снять ее. Подключение камеры обычно сводится к установке в нее карты памяти (если она не стоит по умолчанию), креплению камеры в корпусе, удалению фиксатора с камеры и стабилизатора (при наличии), снятию защитных чехлов и подсоединению провода.

Перед первым полетом полностью зарядите аккумулятор дрона и батарею идущего в комплекте пульта управления или смартфона. Для их зарядки могут использоваться как специальные зарядные устройства, идущие вместе с дроном, так и типовые вроде сетевой зарядки для смартфонов. Пульт управления нередко работает от обычных пальчиковых батареек.

Список механик, которые может поддерживать гироскоп

• Стрельба, где оружие ощущается иначе. Оружие двигается, с помощью гироскопа, а взгляд с помощью стика. Таким образом мы получаем стрельбу с большим погружением, такая механика вполне могла бы пригодится в хоррорах и медленных шутерах. Также, как выше писалось, гироскоп можно использовать для точного доведения прицела в точку (стики не могут сделать это быстро и точно).

Демонстрация начинается с 1:07

• Вождение. Гироскоп позволяет водить автомобиль в играх, с помощью наклонов, давая ощущения, что у вас в руках руль, а не геймпад. Стик, а тем более клавиатура никогда таких ощущений не даст. Благодаря такому вождения больше не понадобятся рули, а также их постоянная установка на стол и подключение, перед игрой.

• Отмычки и загадки. Гироскоп позволяет нам интерактивно открывать замки отмычками, наклоняя геймпад, позволяя нам самим ковыряться в замках и открывать их. Также, благодаря гироскопу можно делать замки сферы, где нужно наклонами геймпада вращать сферу и соединять некоторых линии, такое уже есть в Half-Life: Alyx и могло бы быть в Cyberpunk 2077.

• Большее взаимодействие с предметами и окружением. Благодаря гироскопу можно вращать предметы, кидать их (например, взяв на кнопку и псевдо броском откинуть её), класть ящики, искать внутри ящиков предметы и всё в таком духе.

Статьи в тему:

Как выбрать квадрокоптер для ребенка: подсказки, идеи, советы

Что такое FPV: типы, особенности и различия

Как ориентироваться в аббревиатурах: RTF (RTR), PNP, KIT. Комплектация радиоуправляемых моделей

Какую купить авиамодель: 3 универсальных правила для начинающего пилота

Телеметрия

Дистанционное управление реализовано в двух режимах (для обеспечения более гибкого процесса разработки):

1. С помощью модулей xBee Pro в конфигурации «коптер  ПК».
2. С помощью выделенной радиочастоты (2.4ГГц) в конфигурации «пульт ДУ ↦ коптер».

Помимо управления через пульт ДУ происходит пересылка критических данных между коптером и ПК в режиме реального времени, для чего используются xBee Pro и приложение собственной разработки (см. скриншот). На компьютере можно видеть значение углов и угловой скорости, напряжение на аккумуляторе, мощность двигателей.

Данные, пересылаемые между коптером и ПК:

• ПК ↦ Коптер: канал управления (ПК/пульт ДУ), мощность моторов, настройка для включения/выключения стабилизации, коэффициенты ПИД и ограничения;
• Коптер ↦ ПК: углы, угловая скорость, компоненты , , , данные с джойстика (мощность 3 угла), мощности моторов, напряжение на аккумуляторе.

Благодаря датчику от InvenSense, начальная обработка данных с датчиков происходит на встроенном процессоре (DMP). Мы разгружаем плату стабилизации, которая может использовать в качестве вычислителя даже маломощный AVR-микроконтроллер.

Увеличиваем удобство работы со смарттв и приставками. выбираем популярные пульты управления с гироскопом или тачпадом. / подборки товаров с aliexpress и не только / ixbt live

Каждый, кто пользовался андроид приставкой, у которой в комплекте стандартный пульт управления, знает, как неудобно и долго пользоваться интерфейсом смартТВ. Есть, разумеется, исключения с удобными комплектными пультами, но так везет далеко не каждому покупателю. К примеру, я покупал телевизор Samsung с 4К, HDR10 под управлением TIZEN. Все отлично, но комплектный пульт абсолютно противный. Также я практически 80% пользуюсь ТВ приставкой Ugoos под андроид, которая тоже шла без модных аэропультов. Предлагаю вашему вниманию подборку аэромышей, созданных для вашего удобства, использующих гироскоп для интуитивного управления, и клавиатур с русскими буквами для набора текстов. 

Данные пульты помогут вам ускорить запросы к приставке или ТВ, а также выручат при необходимости набора больших текстов. Дополнительным плюсом является возможность обучения кнопок, чтобы полностью заменить несколько пультов одной мышкой. 

Устройство квадрокоптера

Понимание устройства дрона поможет вам легко собирать его и управлять им в процессе полета. Одним из основных элементов квадрокоптера является силовая рама, изготовленная из прочных, но легких материалов. Рама имеет четыре луча, на концах которых находятся двигатели и пропеллеры.

Во время падения дрона именно пропеллеры и моторы в первую очередь выходят из строя, поэтому желательно, чтобы модель была разборной. Новичкам также рекомендуется устанавливать на пропеллеры защиту — крепления, которые несколько снижают полетные свойства дрона, но вместе с ними снижают и риски повреждения устройства.

Еще один важнейший элемент квадрокоптера — это плата управления. Она соединена со всеми двигателями и датчиками и способна как получать сигналы от других элементов дрона, так и передавать их через передатчик от оператора (то есть от вас). Чем больше сигналов способна обработать управляющая плата, тем больше и сложнее трюки, выполняемые квадрокоптером.

Ориентироваться в пространстве и не налетать на препятствия устройству помогают различные датчики. Это акселерометры, гироскопы, барометры, GPS-датчики, сенсоры визуального позиционирования и другие. Чем больше разнообразных датчиков установлено, тем шире

коптера.

Питание все составляющие квадрокоптера получают от аккумулятора, спрятанного в корпусе. Чем больше его емкость, тем дольше может летать дрон. Однако емкие аккумуляторы из-за большого веса требуют и большей подъемной силы, что повышает цену устройства. Поэтому у недорогих коптеров полетное время обычно маленькое и не превышает 5-7 минут.

Управление дроном чаще всего происходит при помощи пульта дистанционного управления или смартфона с подходящим для конкретной модели мобильным приложением. Так как пульты снабжены джойстиками (стиками), то обычно управлять с их помощью коптерами проще.

Однако у смартфонов есть свои преимущества. Разнообразные мобильные приложения добавляют летающим девайсам новые функции, которые часто недоступны с пультов. Это может быть полет по нарисованной на экране траектории, отслеживание координат, просмотр того, что видит с высоты коптер, просмотр и редактирование отснятых фото и видео и многое другое. В некоторых моделях в управлении коптером задействованы специальные устройства на руку, распознающие жесты оператора.

На многих моделях есть и видеокамера или хотя бы крепление под нее. С камерой дрон получает куда больше возможностей от съемки происходящего вокруг, до функции следования за конкретным объектом (подробнее об этом в статье «

»).

У каждого квадрокоптера есть опознавательные метки и индикаторы, чтобы можно было отличить его переднюю часть от задней и видеть летящее устройство в ночное время. Это могут быть метки, пропеллеры двух цветов или двухцветные светодиоды.

Гироскоп на nintendo switch

В 2023 году, Nintendo выпускает портативную консоль Switch, где гироскоп стал одной из фишек, которую компания стала активно продвигать. Почти каждая игра имеет поддержку гироскопа и гироскоп фактически стал стандартом на этой портативной консоли. Прицеливание гироскопом изменилось со времен Wii, гироскоп стал помощником в прицеливании.

Мы по прежнему целимся стиком, но для прицеливания в конкретную точку, мы немного наклоняем геймпад, быстро и точно попадаем в цель. Такое прицеливание позволяет достигнуть высокой точности, почти как на мыши, но в отличии от мыши, по прежнему получать вибрацию и дополнительные возможности.

В некоторых гонках, таких как Mario Kart 8, можно управлять геймпадом, как рулём.

Итоги

Главное достижение — отличная команда энтузиастов, способных работать над сложными робототехническими проектами. Мы верим, что всё дело в творческом подходе, возможности для самореализации, а также бесценном практическом опыте, которого всегда не хватает.

Мы создали новый проект системы стабилизации для мультикоптеров. Сейчас мы можем пилотировать квадрокоптер на открытом пространстве. Такие внешние факторы, как ветер, дождь и снег компенсируются автоматически благодаря ПИД-регулятору.

В настоящий момент мы усовершенствуем то, что сделали, и разрабатываем новые функции автоматизации.