Wie ich Nintendo-Spielzeug gekauft habe, um Drohnen zu bauen
Es war irgendwann zwischen 2010 und 2012, das genaue Datum hat sich in meinem Kopf nicht eingebrannt. Was sich eingebrannt hat: Der Kassenzettel von einem MediaMarkt, auf dem stand „Nintendo Wii Nunchuck“ und „Wii Motion Plus“, zweimal jeweils. Die Verkäuferin hat gefragt, ob die für meine Kinder seien. Ich habe nicht gelogen, ich habe nur gelächelt. Wir haben keine Kinder. Aber ich habe an dem Abend zwei Wii-Controller mit einem Schraubenzieher zerlegt und das Innere unter eine Lupe gehalten.
▌ DROHNEN-BAU FÜR ANFÄNGER — DIE NICHT EMPFOHLENE METHODE
Heute kauft man eine Drohne. Man geht zu einem der einschlägigen Anbieter, klickt drei Mal, am übernächsten Tag steht ein Karton vor der Tür, man drückt einen Knopf und das Ding fliegt. Es macht Fotos, Videos, Hindernisvermeidung, automatische Rückkehr, Geofencing, Live-Wetter-Korrektur. Es kostet Geld, aber das Geld kostet weniger als der Verstand, der nötig wäre, das Ding selber zu bauen.
2010 war das anders.
2010 gab es Drohnen, aber sie waren professionell, militärisch oder universitär. DJI gab es als Firma, aber die Phantom — die kleine weiße Standard-Drohne, die später jeder im Park rumfliegen ließ — die kam erst 2013. Wer 2010 eine Drohne wollte, der hatte zwei Möglichkeiten: viel Geld ausgeben für etwas Industrielles, oder selber bauen.
Selber bauen war keine triviale Übung. Man brauchte Sensoren — also kleine Bauteile, die einer Maschine sagen, in welche Richtung sie gerade kippt, wie schnell sie sich dreht, wie sie zur Schwerkraft steht. Solche Sensoren heißen MEMS-Gyros und Beschleunigungssensoren. 2010 waren die nicht in jedem Bastelladen zu haben. Sie waren teuer. Sie waren spärlich dokumentiert. Sie kamen aus industriellen Anwendungen, wo sie in größeren Stückzahlen in Autos und Smartphones gewandert sind.
Und in eine andere Sache. Eine Sache, die niemand auf dem Schirm hatte, außer einer kleinen Hand voll Bastler weltweit, von denen ich einer war.
Nintendo hatte die Sensoren auch. In den Wii-Controllern. Da drin saßen InvenSense-Gyros und ST-Beschleunigungssensoren, die in der Industrie das Drei- bis Vierfache gekostet hätten. Im Wii-Nunchuck hat sie Nintendo subventioniert mitverbaut, damit der Mario beim Tennisschlag korrekt reagiert.
Ich brauchte den Mario nicht. Ich brauchte die Sensoren.
▌ Die Bauteilliste
- Zwei Wii-Nunchucks — wegen der Gyros darin. Einer als Backup, weil ich beim ersten Zerlegen zu früh in die Platine gepiekst hatte.
- Zwei Wii-Motion-Plus-Aufsätze — wegen zusätzlicher Sensorachsen, die das Nunchuck nicht hatte.
- Ein Bosch-Beschleunigungssensor (BMA180, falls jemand mitschreibt). War in irgendeinem Industrie-Sample-Programm zu kriegen, ich weiß nicht mehr genau wie.
- Ein Atmel-Mikrocontroller auf einer eigenen Platine. Nichts Großes, ein 8-Bit-Atmel mit ein paar Kilobyte Speicher.
- Vier Brushless-Motoren mit Reglern aus dem Modellbau-Versand.
- Ein Rahmen aus Aluminium, den ich auf einer Werkstatt-Fräse selber zugeschnitten habe.
- Ein Empfänger für die normale Modellbau-Funke. Damals noch 35 MHz, später 2,4 Gigahertz.
- Eine sehr große Tüte Geduld.
Die Sache mit der Tüte Geduld stand nicht auf der ersten Bauteilliste, aber ich habe sie irgendwo zwischen Versuch 4 und Versuch 11 dazugeschrieben.
▌ Der PID-Regler
Eine Drohne fliegt nicht von selber. Eine Drohne fällt von selber. Damit eine Drohne fliegt, braucht sie einen Regler — etwas, das die Sensoren ausliest, vergleicht, was der Pilot will mit dem, was der Quadrokopter gerade tut, und dann hundertmal pro Sekunde an den vier Motoren herumdreht, damit das Ding gerade bleibt.
Dieses Etwas heißt PID-Regler. P wie Proportional, I wie Integral, D wie Differenzial. Die Mathematik dahinter ist nicht furchtbar schwer, aber sie ist auch nicht trivial, und vor allem: Sie muss in einem 8-Bit-Atmel laufen, der ungefähr so viel Rechenleistung hat wie ein gut gefüttertes Toaster-Display.
Es gab zwei Möglichkeiten, an einen PID-Regler zu kommen.
Erstens: Im Internet einen runterladen. Hat nicht funktioniert, weil es 2010 noch keine fertigen Open-Source-Flugcontroller gab. Es gab MultiWii, das war ein Anfang. Es gab Paparazzi UAV, das war für Forschung. Aber für meinen spezifischen Wii-Sensor-Mix mit Bosch-Ergänzung und 8-Bit-Atmel — da war nichts. Internet war damals außerdem noch eine Tasse, die man halb voll mit Wissen gestellt hat. Wer drei Quellen über das gleiche Thema fand, hatte einen guten Tag.
Zweitens: Selber schreiben. In C. Auf den Atmel flashen. Anschließen. Anschalten. Hoffen.
Ich habe Möglichkeit zwei genommen. Nicht aus Tapferkeit, sondern aus Mangel an Möglichkeit eins. Manchmal entstehen die schönsten Pioniertaten aus dem ganz banalen Umstand, dass die einfache Lösung einfach nicht da war.
▌ Die ersten elf Versuche
Versuch 1 ging nicht. Versuch 2 ging in eine Wand. Versuch 3 ging in die Decke, was eigentlich Fortschritt war, weil Decken höher sind als Wände. Versuch 4 hat angefangen wie ein Erfolg und endete als kleine Aluminium-Pyramide auf dem Werkstattboden. Versuch 5 bis 8 waren Variationen über das Thema „Drohne fliegt drei Sekunden in eine Richtung, die in keinem Sender-Knüppel-Befehl vorgesehen war“.
Versuch 9 hat geschwebt. Drei Sekunden. Auf einer Stelle. Das Ding schwebt einfach da, mit dem Atmel im Bauch und den Wii-Sensoren als Augen, und ich stehe daneben mit dem Sender in der Hand, halb pissed weil’s nur drei Sekunden waren, halb völlig fertig weil Wii-Sensoren halten ein selbstgebautes Quadrokopter-Modell in der Luft.
Drei Sekunden. Dann kippte es weg.
Versuch 10 hat fünf Sekunden geschwebt. Versuch 11 hat geschwebt, bis ich es selber abgeschaltet habe.
Da DAAA. Hehehe.
Ich gebe zu, das ist kein wissenschaftlich fundierter Kommentar zur Aerodynamik. Aber es war der einzige Kommentar, der mir in dem Moment einfiel. Ich hatte aus zwei Nintendo-Controllern, einem Bosch-Sensor, einem Atmel-Chip und einem Stück selbstgeschnittenem Aluminium etwas gebaut, das fliegt. Bevor DJI ein Wort war.
▌ Was Julia dazu sagt (sinngemäß)
Julia ist in dieser Phase oft an der Werkstatt vorbeigegangen, hat reingeschaut, hat den Kopf geschüttelt und ist weiter in die Küche. Manchmal hat sie Kaffee gebracht. Manchmal hat sie mich an irgendwas erinnert, das ich versprochen hatte. Manchmal hat sie nichts gesagt und ist einfach weiter.
Als das Ding zum ersten Mal frei geschwebt hat, habe ich sie gerufen. Sie kam, schaute, sah die Drohne in der Luft, sah meinen Gesichtsausdruck, und sagte einen Satz, der so trocken war, dass man ihn hätte einrahmen können: „Das ist also der Grund für die Wii-Controller.“
Ich habe genickt. Mehr brauchte es nicht. Sie hat keine weiteren Fragen gestellt.
⟁ HUD-DIAGNOSTIK
┌─────────────────────────────────────────────────┐ │ BAUTEIL-HERKUNFT..................: NINTENDO │ │ BAUTEIL-EIGENTLICHER-ZWECK........: TENNIS-WII │ │ ATMEL-RECHENLEISTUNG..............: TOASTER │ │ PID-REGLER........................: HANDARBEIT │ │ VERSUCHE BIS ZUM ERSTEN SCHWEBEN..: 9 │ │ SCHWEBE-DAUER VERSUCH 9...........: 3 sek │ │ SCHWEBE-DAUER VERSUCH 11..........: stabil │ │ DJI-ZUM-ZEITPUNKT.................: NICHT EXIS │ │ ANZAHL ZERSTÖRTE NUNCHUCKS........: 1 │ │ ANZAHL ZERSTÖRTE WÄNDE............: 1 │ │ ANZAHL ZERSTÖRTE DECKEN...........: 0,5 │ │ EHEFRAU-AUGENBRAUE-LEVEL..........: GEHOBEN │ │ │ │ >> ERGEBNIS: PIONIERTAT << │ │ >> KAUFEMPFEHLUNG: NEIN, ZEUGS GIBT'S JETZT <<│ └─────────────────────────────────────────────────┘
Die Drohne aus den Wii-Controllern fliegt heute nicht mehr. Sie steht im Regal, neben den Schiffsmodellen, mit einem leichten Staub-Mantel und einem Atmel-Bauch, der vermutlich noch funktioniert, wenn man ihn anschließt. Ich habe sie nie weggeworfen, obwohl ich später bessere Drohnen gebaut habe und noch später einfach welche gekauft habe.
Sie ist wie das erste Schiff, das ich gebaut habe — sie ist nicht beeindruckend, sie ist nicht das Beste was ich je gemacht habe, aber sie ist die Erste. Und das Erste hat einen Wert, der nicht in Stundenlohn umrechenbar ist.
Wenn jemand fragt, woher ich Drohnen kann: aus Nintendo-Spielzeug. Klingt blöd. Stimmt aber.
✎ Was Lars eigentlich meinte
Lars hat in der Tat zwei Wii-Controller gekauft und nie damit gespielt. Er hat sie noch am gleichen Abend zerlegt. Ich war kurz traurig, weil ich kurz gedacht hatte, wir machen Wii-Abend.
Was er nicht erzählt: Versuch 4 hat einen Kratzer im Werkstatt-Boden hinterlassen, den man heute noch sieht. Versuch 6 hat ein Loch in der Werkstatttür gemacht, klein, aber durchgehend. Versuch 8 ist mir vor die Füße geflogen, als ich grade zur Tür rein wollte. Ich habe in der Werkstatt seitdem ein Helm-Konzept.
Das Ding fliegt aber. Hat er gut gemacht. Auch wenn er beim Erzählen die kaputten Sachen vergisst.