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Petit partage d'expériences de geek

Faire voler un drone : par où commencer ?

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Avec un tel rabattage médiatique, il est difficile de ne pas avoir entendu parler des drones et de leur utilisation domestique. Que ce soit des prises de vue incroyables dans des émissions telles que “des Racines et des Ailes“, des sujets aux journaux télévisés tant sur les avantages de ces machines que sur leur dérive d’utilisation, l’adoption des drones par les sociétés de lignes de chemins de fer pour empêcher le vol des câbles en cuivre ou les tags intempestifs , les coups de pub d’Amazon en période de Noël prédisant des livraisons par drone dans le futur proche, il semble que le drone soit la solution miracle ou économique à de très nombreux problèmes. Alors c’est décidé, vous aussi vous voulez un drone car vous rêvez d’obtenir des prises de vue un peu plus sympas et originales pendant vos vacances et vous êtes sûr qu’avec votre propre drone vous enverrez Cameron et tous ses projets de suite à Avatar aux oubliettes.

Le terme “drone” est par ailleurs souvent utilisé à tort et à travers. Très régulièrement, les médias parlent de drones alors que nous devrions simplement parler d’engin radiocommandé. L’utilisation du terme “drone” sous-entend un engin qui a la faculté de voler de manière autonome : vous programmez un ensemble de points de passage (coordonnées, altitude, vitesse) que l’engin suivra ensuite en utilisant son électronique de vol (gps, accéléromètres, gyroscopes, …) en liaison ou non avec une station au sol, en général utilisée pour le contrôle en temps réel et le suivi de l’engin. Un drone peut aussi bien être dans un format “avion” que dans un format “hélicoptère” et servira alors des objectifs différents. L’avion typiquement permettra de parcourir des distances plus grandes et d’effectuer des vols plus longs dans la durée, alors que l’hélicoptère (ou assimilé) sera plus utile pour la prise de vue aérienne de par la possibilité d’effectuer du vol stationnaire.

Quand l’engin utilise plusieurs hélices pour se tenir en vol on parle alors de “multicoptère”. 3 hélices = tricoptère, 4 hélices : quadricoptère, 6 hélices = hexacoptères, et ainsi de suite. La principale configuration d’un multicoptère est d’avoir toutes les hélices vers le haut. Il existe également des configuration en “push pull”, càd des paires de moteurs à chaque bout de bras de l’engin exposant une hélice vers le haut et une vers le bas. On parle alors de configuration en Y6 (3 bras, avec 2 moteurs en bout de bras), X8 (4 bras, avec 2 moteurs en bout de bras), etc.

Le nombre de moteurs, d’hélices et leur disposition auront tous un impact sur les caractéristiques de vol. Par exemple, on préférera des grand (800mm – 1000mm de moteur à moteur) hexa ou octocoptères pour porter des caméras ou appareils photos “pro” type Canon Mark 5D ou caméras Red, le nombre de moteurs apportant plus de puissance (porter le poids total de l’engin + caméra), de stabilité (la portée est répartie sur plus de moteurs) et de sécurité (l’appareil continuera à voler ou à être contrôlable même suite à la perte d’un moteur). Par contre, on privilégiera un petit (350 ou 500mm de moteur à moteur) tricoptère ou quadricoptère si c’est pour y attacher une petite caméra type GoPro, histoire d’avoir une machine avec moins d’inertie et pouvant se glisser dans des espaces plus petits.

Le choix de votre engin sera donc déterminé par l’utilisation que vous comptez faire d’une machine volante :

  1. prise de photos et vidéos
  2. vol en immersion
  3. vol sportif/acrobatique
  4. Apprentissage de la programmation / robotique

Si vous mordez à ce hobby – ou en faite un métier plus tard – il est plus que probable que vous aurez différents appareils correspondants à vos différents usages.

Mais par où commencer ? Cet article veut vous donner quelques pistes sur base de ma propre expérience.

1. Oubliez l’AR.Drone de Parrot

De mon point de vue, l’AR.Drone est un jouet bien sympathique mais ne vous apprendra pratiquement rien. Côté photo et vidéo, soyons honnêtes, c’est moche. La qualité des photos est très faible, les vidéos ne sont pas en full HD et comportent énormément de “jello” (càd que l’image semble être parcourue par des “vagues”). Quand au pilotage de l’engin en lui-même, j’y vois 2 gros soucis :

  1. portée de vol limitée due à l’utilisation du wifi pour le contrôle
  2. l’engin est, en fait, trop simple à faire voler et ne vous apprendra pas à prendre en main une “vraie” télécommande ni à doser finement votre contrôle.

2. Commencez petit

Il existe aujourd’hui de nombreux “micro multicoptères” aux excellentes caractéristiques de vol. Dans mes préférés, nous retrouverons les Blade Nano QX et  180QX.

Blade Nano QX

Blade Nano QX

Pourquoi commencer par un petit multi ?

  • Permet d’apprendre à voler en toute sécurité : un petit multi ne risque pas de vous entamer la main avec ses hélices et ne cassera rien chez vous
  • Les petits multis sont très légers, et de ce fait sont beaucoup plus résistants aux chocs. Le Nano QX par exemple pèse moins de 20 grammes
  • On peut voler à l’intérieur quand il fait moche dehors, ou par crainte d’envoyer son quad au sommet d’un arbre dans les premiers temps. Par météo clémente (sans vent ni pluie), on pourra voler dehors sans aucun soucis
  • Les caractéristiques de vol du Nano QX sont assez proches de plus gros modèles, ie mode stabilisé pour faire les premiers pas, mode acrobatique pour les initiés
  • Idéal pour les premières leçons de vol sans crainte de passer à la caisse au premier crash : il est plus rassurant de faire son écolage sur une petite machine de moins de 100€ plutôt que de planter 500€ ou 1000€ dans son jardin aux premiers vols. Et vous ALLEZ vous crasher en apprenant à voler. Si vous ne crashez pas, c’est que vous n’apprenez pas (bien).

3. Apprendre à voler

On a trop vite tendance à croire que parce que son modèle dispose d’un return to home basé sur GPS, d’altitude hold, d’attitude hold, de care free, de geo fencing et autres gadgets, il suffit de se mettre en l’air et qu’il n’est plus nécessaire d’investir du temps dans l’apprentissage. Rien n’est plus faux. Il y a toujours un moment où l’électronique flanche, un moment où la météo vous surprend, ou vos copains vous distraient et dans ses moments-là seuls de bons réflexes de pilotes sauveront votre investissement. De plus, un mauvais pilote prendra de mauvaises images en vol.

Je recommande très fort l’utilisation du simulateur de vol AeroSim-RC. Il s’agit d’un simulateur spécifique pour les avions, hélicoptères et multicoptères radiocommandés. Vous devrez par ailleurs posséder une télécommande afin de contrôler votre modèle virtuel, car il serait stupide d’apprendre à voler avec un clavier. En ce qui me concerne, j’utilise une radio Spektrum DX8 qui me sert tant pour mon simulateur que pour mon Blade Nano QX, mon DJI Phantom ou mon aile volante. Bien d’autres marques sont compatibles avec AeroSim-RC, mais vous verrez assez rapidement que les “standards” les plus courants sont Spektrum, JR et Graupner.

Formation au multicoptère dans Aerosim-RC

Formation au multicoptère dans Aerosim-RC

L’avantage d’Aerosim-RC est de proposer une formation en 24 leçons autour de différents modèles de multicoptère (tri, quad, hexa), autant d’exercices que vous pourrez ensuite effectuer à nouveau avec votre micro multicoptère, pour ensuite enfin les refaire à nouveau sur votre futur plus gros modèle.

A côté de l’écolage, AeroSim-RC s’avérera très pratique pour garder la main lors de journées pluvieuses, ou pour apprendre – sans risque de casse – à faire vos premières acrobaties (flips, rolls). Enfin, Aeromsim-RC supporte aussi le FPV (first person view – ou vol en immersion), ce qui en fait l’outil complet et indispensable de tout micromodéliste aérien.

4. Quel modèle choisir : du “tout fait” ou à construire soi-même?

Personnellement, je pense qu’il est intéressant de commencer par un modèle que l’on monte entièrement soi-même. L’avantage principal est de bien prendre conscience de ce qui compose un multicoptère : le châssis et ses points de faiblesse éventuels, les moteurs, les hélices et leur orientation respective, les contrôleurs de vitesse, les contrôleurs de vol et leurs modules divers (GPS, accéléromètres/gyros, etc). C’est un peu comme conduire une voiture ou un vélo : le plus vous en savez sur votre machine, le plus vous connaîtrez ses limites et le plus vous pourrez réparer ce qui lâche vous-même. Vous verrez qu’il existe énormément d’alternatives, et ce pour chacun des composants qui constituent un multicoptère. Vous devrez obtenir du support ou de l’aide de personnes expérimentées, et fort heureusement il existe de très nombreux forums fort actifs, le plus connu étant rcgroups.com. Youtube fourmille également de vidéos très utiles dans ce domaine, expliquant comment monter vos machines, comment régler leur électronique de vol, comment régler correctement vos systèmes radios, etc. Voici quelques systèmes que je vous suggère de considérer si vous êtes intéressés par le bricolage, histoire de commencer à vous faire la main :

Dans les modèles “tout fait”, j’aurais tendance à me focaliser, comme petit quad ou systèmes d’entrée de gamme, sur les modèles suivants :

  • DJI Phantom
  • Blade 350QX

Ces deux quadricoptères ont une électronique de vol évoluée, ie supportant le vol stationnaire fixe via GPS, le “retour au point de départ” en cas de perte du signal radio, des modes de vols très stables mais également la possibilité de faire un peu d’acrobaties. Le DJI Phantom est sans doute un peu plus modulaire dans le sens où vous pouvez lui adjoindre un module bluetooth permettant non seulement le réglage de la machine sans PC mais également la programmation de “waypoints” pour votre quad, ainsi que l’ajout d’une nacelle stabilisée pour votre GoPro. Le Phantom est grosso modo devenu LE standard des petits multicoptères près à voler.

Encore une fois, je sais que la tentation est grande mais j’insiste fortement sur le fait de commencer par une petite machine pour apprendre à voler correctement. J’ai vu des zouaves (comme on dit en Belgique) ou des gens trop pressés mettre directement 2000 ou 3000€ (voir plus) sur la table pour s’offrir un gros multicoptère, et le planter dans un arbre ou dans la mer à la première occasion. Très sérieusement, vous vous achèteriez une Ferrari pour simplement aller faire vos courses chez l’épicier du coin en roulant à 20 km/h ? Vous apprendriez à rouler pour passer votre permis dans une McLaren ? Non ? Bon et bien c’est la même chose ici.

5. L’équipement photo/vidéo

La majorité des modélistes vous le diront : vive la GoPro ! Je ne pense pas qu’il soit vraiment nécessaire de vous présenter cette caméra qui vous permettra de filmer en HD ou de prendre des photos par intervalle. Le résultat est vraiment probant, voici l’un ou l’autre exemple venant de mes propres vols avec mes petites machines.

Ferme de Moriensart - photo via GoPro

Ferme de Moriensart – photo via GoPro

Maison privée - photo GoPro et retouche Photoshop

Maison privée – photo GoPro et retouche Photoshop

La GoPro est fixée sur le multicoptère de manière fixe ou mobile. Un support mobile, que l’on appelle en général “gimbal”, peut être articulé sur 1, 2 ou 3 axes. Ces supports mobiles permettent non seulement d’orienter la caméra vers le point désiré grâce à votre télécommande, mais également de compenser les mouvements de l’appareil afin d’obtenir une image extrêmement stable. Les gimbals les plus rapides, pour une image la plus stable possible, n’utilisent pas de servo-moteurs mais des moteurs brushless qui contrôlent chacun des axes. Voir par exemple le gimbal DJI Zenmuse H3-2D qui est prévue pour être fixée sur les DJI Phantom et supporte les GoPro 3.

Vos premiers films comporteront certainement du jello, dont j’ai rapidement parlé auparavant. Il sera nécessaire d’équilibrer vos hélices et vos moteurs (à nouveau il y a plein d’articles à ce sujet dans les forums et sur youtube) et de trouver le bon système d’isolation pour votre setup. Par exemple, sur mon DJI Phantom, j’utilise cette entretoise à base de gel depuis peu.

Après quelque temps, vous voudrez sans doute voir en temps réel ce que “voit” la caméra sur votre multicoptère. A nouveau il existe pas mal de solutions à ce besoin. De manière générale, cela signifie ajouter un transmetteur vidéo sur le drone, connecté bien entendu à votre caméra, et un récepteur + écran de votre côté. En général on évite le wifi, car 1) la portée est trop courte, 2) le wifi crée des interférences avec la bande de fréquence utilisée par votre radiocommande et 3) un flux vidéo transmis par wifi a trop de “latence”, ce qui veut dire un léger décalage entre l’émission de l’image et sa réception ce qui peut être très gênant – voir fatal – en vol en immersion. La marque de transmetteur/récepteur la plus souvent citée est FatShark ou encore ImmersionRC. L’écran par lequel vous verrez l’image peut être un petit écran LCD fixé au récepteur vidéo, ou des systèmes plus originaux tels que ces lunette Pirateye vous permettant d’avoir un oeil sur votre modèle et un oeil sur la vidéo. Finalement, il y a également les lunettes pour le vol en immersion, qui ont pour but de vous isoler complètement de votre environnement afin de ne voir QUE ce que filme votre appareil. Attention, le vol en immersion est une drogue très addictive…

6. Voler n’importe où ?

Je sais, c’est tentant de dégainer son drone un peu partout tellement ils sont transportables, mais chaque pays a son lot de lois qu’il s’agit de respecter, dans la mesure du possible. Par ailleurs de nombreux gouvernements parlent d’établir de nouvelles lois pour réglementer l’utilisation des drones, donc pour peu qu’il y ait encore ici et là quelques zones d’ombres, elles ne tarderont pas à être comblées.

La première règle universelle, c’est celle du bon sens. Ce bon sens qui nous dit :

  • Ne pas voler au-dessus d’une foule ou d’un groupe de personnes, sauf si ce groupe est explicitement mis au courant du fait d’être survolé. Ceci touche tant au respect de la vie privée qu’à la protection physique des personnes, une machine de 5 kilos qui vous tombe dessus de 150m de haut, ça ne fait pas du bien.
  • Ne pas voler aux abords de routes, d’autoroutes ou de voies de chemin de fer
  • Ne pas voler au-dessus de terrains sans demander l’autorisation de leur propriétaire. Un drone n’est pas fait pour mater la fille du voisin sous la douche, du moins pas sans conséquences. Un fermier peut ne pas apprécier vos acrobaties au-dessus de son troupeau de vaches, c’est son droit.
  • Ne pas voler près de pylônes GSM ou de télécoms (risques d’interférences et de perte de contrôle de l’appareil)
  • Lors de vol en immersion, avoir un “spotter” avec soi, ie quelqu’un qui pourra suivre votre appareil des yeux et vous donner des indications quant à sa localisation (“attention arbre à droite à 3 mètres, etc”).
  • Avoir une checklist que l’on parcourra avant chaque vol pour être sûr de ne rien oublier, comme par exemple : les batteries sont elles bien chargés ? Les props (hélices) sont elles dans le bon sens et bien serrées ? Quelle commande ai-je assigné à quel bouton sur ma télécommande ? etc, etc.
  • Ne pas voler en ville ou milieu urbain sans autorisation des autorités compétentes
  • Ne pas voler à moins de 3km d’un aéroport

Dès lors qu’une caméra se trouve sur un appareil volant, on veillera à respecter les lois en matière de protection de la vie privée en vigueur dans son pays. De même, on se renseignera également sur les lois en vigueur régissant l’utilisation d’appareils radio-commandés. L’idéal reste toujours l’inscription dans un club d’aéromodélisme qui pourra au mieux guider l’amateur au travers des différentes démarches administratives nécessaires au développement de son activité.

Au final

J’espère avoir pu vous donner quelques indications pour vous aider à démarrer dans ce merveilleux hobby. Il y aurait tellement plus à dire, mais ce n’est pas l’objet de ce blog. Je pense toutefois que si vous vous décidez à suivre mes conseils vous serez sur la bonne voie.

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