Uutta dronekalustoa NELI-tutkimusyksikköön

Näköyhteyden ulkopuolella tapahtuvat dronelennot ovat yksi keskeinen tutkimuskohde NELI-tutkimusyksikön FUAVE-hankkeessa.

Tutkimusyksiköllä on käytössään monipuolinen multikopterikalusto, mutta niiden käyttöä näköyhteyden ulkopuolella rajoittaa niiden suuri energiankulutus, joka lyhentää toimintamatkaa merkittävästi. Toinen rajoittava tekijä on käytössämme olevien DJI-valmistajan multikoptereiden muunneltavuus ja ohjelmoitavuus.

Testaustoimintaa varten tarvittiin siis kiinteäsiipinen drone, johon olisi helppo asentaa pitkän toimintamatkan vaatima laitteisto ja jonka autopilotti olisi helposti ohjelmoitavissa. Kartoitimme projektipäällikkö Timo Kasurisen johdolla erilaisia tarkoitukseen sopivia vaihtoehtoja.

Monen dronevalmistajan tuotteet on suunniteltu hyvin tarkasti tiettyyn käyttötarkoitukseen, kuten esimerkiksi kartoituskäyttöön. Tällaisen dronen ohjelmiston toimintalogiikka on rakennettu siten, että tehtävän suoritettuaan drone palaa aina alkuperäiseen lähtöpisteeseen.

Meitä kiinnosti kuitenkin enemmän logistinen näkökulma ja niin sanotut point-to-point -lennot harvaan asutulla alueella. Tällaisessa tehtävässä drone lähtee yhdestä paikasta ja laskeutuu toiseen paikkaan. Osa dronekalustosta täytti kirkkaasti asettamamme tekniset vaatimukset, mutta hintataso ylitti huomattavasti hankintabudjettimme.

Kartoituksen ja suositusten perusteella päädyimme lopulta hankkimaan kiinalaisen Foxtech-valmistajan kartoituskäyttöön suunnitellun dronen. Drone on varustettu kehittyneellä avoimen lähdekoodin Pixhawk Cube Orange -autopilotilla, joka on helposti ohjelmoitavissa ja hallittavissa tietokoneohjelmistolla.

Toiminnallisesti kyseinen drone on multikopterin ja kiinteäsiipisen risteytys. Neljän vertikaalisesti suunnatun roottorin ansiosta dronea voi operoida kuin kömpelöä multikopteria. Drone nousee ja laskeutuu pystysuoraan samoin kuin multikopteri, mutta vaakalentovaiheessa se operoi kuin kiinteäsiipinen lennokki.

Varsinainen hienous on autopilotin suorittama siirtymä näiden kahden eri operointimoodin välillä. Nousussa drone käynnistää riittävän korkeuden saavutettuaan etupotkurin.  Kun drone on saavuttanut riittävän ilmanopeuden, se sammuttaa neljä vertikaalista potkuria, jotta siivet kantavat lennokin painon. Laskuun tullessa drone pudottaa ensin korkeutta, minkä jälkeen sopivalla korkeudella se pudottaa nopeuden tehoa ja säätää nokan asentoa sellaiseksi, että neljä vertikaalista potkuria voidaan turvallisesti käynnistää ja eturoottori sammuttaa. Tämän jälkeen drone laskeutuu pystysuoraan.

Oululainen kartoitustoimintaan erikoistunut Radai Oy on operoinut samaa dronetyyppiä jo pitkään. Yritys on erikoistunut ympäristömittauksiin ja erityisesti mineraalien etsintään dronessa kuljetettavalla mittauslaitteistolla. Sovimme toimitusjohtaja Ari Saarteenojan kanssa perehdytyspäivän hankkimamme dronen operointiin Radain ammattilaisten johdolla Oulussa.

Hankkimamme drone oli koelennetty jo tehtaalla, mutta teimme vielä yhdessä hienosäädöt Radain konttorilla. Lisäksi maalasimme dronen peräsimen ja keulakopan punaisella huomiovärillä, jotta muuten valkoinen drone erottuisi paremmin taivaalta. Käytännön lentotestejä varten siirryimme Ahmosuon lentokentälle, jossa viritimme ohjauskeskuksen Radain erinomaisesti varusteltuun pakettiautoon. Pieniä säätötarpeita lukuun ottamatta koelennot sujuivat erinomaisesti ja kommunikaatiolinkki toimi moitteetta.

Otimme dronen ensin käsiohjauksella sopivaan korkeuteen ja aktivoimme autopilotin lentämään ennalta ohjelmoidun reitin. Tämän jälkeen autopilotti huolehtii lentomoodin vaihtamisesta, lentonopeudesta sekä ohjaamisesta. Lentotehtävän suorittamisen tai keskeyttämisen jälkeen autopilotti tuo dronen takaisin lähtöpisteeseen ja suorittaa laskeutumisen. Koko lennon ajan drone raportoi kommunikaatiolinkin kautta kannettavalla tietokoneella toimivalle ohjelmistolle lennon tilanteesta. Ohjauskomentoja on mahdollista antaa joko suoraan tietokoneelta tai kauko-ohjaimelta.

Perehdytyspäivän onnistuneiden koelentojen päätteeksi pakkasimme dronen takaisin kuljetuslaatikkoon ja suuntasimme toimistolle pitämään debriefingin. Tämän jälkeen hyvästelimme erinomaiset kouluttajamme Timo Åmanin ja Lauri Maalismaan ja suuntasimme kotia kohti. Haluamme kiittää koko Radai Oy:n tiimiä hyvin onnistuneesta perehdytyspäivästä!