Günstiges Force Feedback Steuerhorn

Schon seit Jahren gibt es immer Mal wieder Prototypen von Force Feedback Yokes, oft scheint aber der hohe Einzelpreis eine Serienproduktion zu verhindern. Iris Dynamics stellt nun einen Prototypen eines sehr erschwinglichen und dennoch robusten Force Feedback Systems vor – und such dabei unsere Unterstützung.

Ich habe den Entwickler und Gründer von Iris, Patrick McFadden, um ein kurzes Interview gebeten.

Erzähle uns ein wenig über dein Projekt, das Problem das Du damit löst und ein wenig zum Hintergrund des Teams

Im Jahr 2010 habe ich als Cheffluglehrer für eine kleinere Flugschule in Victoria, British Columbia in Kanada gearbeitet. Wir haben sowohl Privatpiloten als auch Berufspiloten ausgebildet, die meisten kamen aus Kanada oder aus Europa (sogar einige aus Deutschland).
Der Simulator der Schule war bereits alt und musste ersetzt werden. Da es keine sehr große Schule war, konnten wir nicht einfach 500.000 USD investieren um einen Oberklasse Sim zu installieren. Nachdem wir die FAA Bestimmungen studiert hatten, haben wir uns dazu entschieden, unseren eigenen Simulator zu bauen und zertifizieren zu lassen – für erheblich weniger Invest. Wir hatten am Ende 6 Projektoren mit einem kompletten Cockpit, das sowohl mit selbstentwickelten als auch Standard Softwarekomponenten betrieben wird. Als es darum ging, das Steuerhorn zu installieren, stellte sich heraus, daß bestehende – aus dem professionellen Bereich stammende Komponenten – nach wie vor extrem teuer sind (allein der Yoke hätte dann die Hälfte unsere Hardwarebudgets aufgefressen). Wir haben dann einen für Privatnutzer entwickelten Yoke gekauft, mussten hier aber schnell feststellen, dass dieses Teil den harten Beanspruchungen einer Flugschule nicht gewachsen war. In kürzerer Zeit fiel das Teil auseinander und das war der Beginn eines intensiven Brainstormings zum Problem: Wie kann man einen sehr stabilen Force Feedback Yoke selbst entwickeln, der gleichzeitig so günstig wie möglich ist?

Gegen Ende des letzten Jahres haben hat dann eine kleine Gruppe des ursprünglichen Entwickler-Teams die Iris Dynamics Ltd. gegründet – mit dem Ziel einige der Projekte in die wir in der Vergangenheit Zeit gesteckt hatten vertriebsreif weiter zu entwickeln. Für eines dieser Projekte suchen wir nun nach 11 Monaten Testing und Prototyping auf Kickstarter Unterstützung um es in Serie zu produzieren.

Kurz zu unserem Team. Ich selbst bin seit 2001 mit der Luftfahrt verbunden. Ich habe zunächst als Busch- und Charterpilot gearbeitet und danach als Ferry-Pilot, Luftbildfotograph und Fluglehrer bzw. Fluglehrer-Ausbilder. Seit meiner Kindheit faszinieren mich Computer und neben meiner Karriere als aktiver Pilot habe ich mich mit Robotersteuerungssystemen für die Industrie befasst.
Aktuell habe ich eine Klasse 2 Fluglehrer Lizenz, das Multiengine IFR und Wasserflugzeug Rating.

Chad ist unser Mechatroniker, Programmierer und Logistik-Manager. In den letzten Jahren hat er hauptberuflich Automstisierungssysteme für die Industrie gefertigt und die dazugehörige Software entwickelt.
Zudem hat er als Koordinator im internationalen Transportgeschäft gearbeitet und hat entsprechende Vertriebs- und Marketingerfahrung.
Chad ist bei uns spezialisiert auf B2B und B2C Sales. Er verfügt über eine Privatpilotenlizenz.

Kyle hat seine Privatpilotenlizenz im Jahr 2002 über ein Flugschüler-Stipendium erhalten. Er flog auf Grob in der RACF und designte Roboterhardware und Navigationssysteme am Royal Military College. Zudem arbeitete er als Software-Entwickler für Blizzard Entertainment neben seinem Studium. Er ist zudem seit vielen Jahren aktiver Simmer.

Was genau ist besonders an eurem Yoke, im Vergleich zu Konkurrenzprodukten?

Bestehende Lösungen ohne Force Feedback Steuerung leiden unter vielen Problemen – in Bezug auf Realismus. Sie neigen z.B. häufig dazu wieder in die Neutralstellung zurückzukehren die zudem meist statisch ist. Das bedeutet: Wenn man die Trimmung betätigt, um einen bestimmten Anstellwinkel zu halten, bewegt sich der Yoke nicht physisch entsprechend dieser Einstellung.
Dies führt zu sehr unrealistischem Verhalten, wenn man zwischen den verschiedenen Flugphasen hin- und herwechselt. Ein Beispiel:

Wenn man sich auf dem ILS Gleitpfad befindet und das Flugzeug sauber ausgetrimmt hat, wird die Software während des Ausschwebens standardmäßig einfach zur neuen Pitch-Position springen astatt sanft zu flaren wie es in der Realität der Fall wäre.

Zudem haben diese Lösungen natürlich keine Möglichkeit, Yoke-Bewegungen durch den Autopiloten wieder zu geben, es werden keine Auswirkungen durch Böen oder Turbulenzen übertragen oder eben eine gefühlte Trimmung (also direkte Laständerung) ermöglichen.

Im Vergleich zu existierenden Force-Feedback Lösungen wird unser Gerät vor allem erheblich günstiger sein – deutlich günstiger als die derzeit verfügbare Lösung für den „Endkonsumenten“-Markt. Dageben erzielen wir durch unsere Verarbeitung eine Stabilität die vergleichbar ist mit professionellen Lösungen. Die Grundlage für dieses Setup besteht aus der dafür verwendeten Technologie. Bestehende Force-Feedback-Getriebe oder „Linear Coil Motors oder LCMs“ wie man sagt, sind zwar robuster als pneumatische oder hydraulische Lösungen, sie benötigen zur Krafterzeugung aber einen sehr großen, maßgeschneiderten Magneten, der in voller Länge dem Bewegungsweg des Yoke entsprechen muss. Dies bedeutet, dass bei der Verwendung eines aktuellen LCM in einem Yoke mit einer Bewegungsdistanz von 190 mm, kostet alleine der Magnet mehrere tausend USD.
Wir haben das Prinzip umgekehrt und eine Serie aus Elektromagneten in Reihe geschaltet, die von einem Computer angesteuert werden. Sie können individuell angesteuert werden und so statische als auch dynamische Kräfte simulieren. Wir benötigen also keine teueren Magneten und können die gleichen Effekte erzeugen – nur eben 50 Mal günstiger.
Ein anderes Highlight ist die Integration eines eigenen Computers in den Yoke. Der Yoke verfügt über seinen eigenen Raspberry Pi. Dies ist auch erforderlich, da wir für das System schnelle Berechnungen durchführen müssen – insbesondere für die Steuerung der Magneten. Wir haben uns für den Raspberry entschieden, weil er noch über genügend Power verfügt, um zusätzlich Informationen aus der Simulation selbst zu empfangen und zu verarbeiten. Um nun Einstellungen am Verhalten des Yokes zu verändern, kann einfach über ein Webinterface auf den Raspberry zugegriffen werden. Ebenso können Software-Updates, die durch die Community entwickelt werden auch einfach über das Netz auf den Minicomputer gespielt werden.

Und schließlich gibt es noch einen großen Unterschied – die Bewegungsdistanz des Yokes. Die meisten aktuellen Yokes haben nur einen sehr kleinen Bewegungsspielraum bei der Höhenrudersteuerung, in etwa 76 mm. Unser Yoke verfügt sofort über 190mm (eine Cessna hat einen Bewegungsspielraum von 304mm!) – mit der Möglichkeit auch den vollen, realen Bewegungsspielraum nachzurüsten.

Ich denke, euer Yoke wäre eine perfekte Ergänzung für alle Homecockpit-Konstrukteure. Wie flexibel kann der Yoke dazu installiert werden? Ich denke die meißten Homecockpits orientieren sich an den Originalen und da wird der Yoke eben nicht unter einen Monitor gestellt.

Der Yoke-Schaft ist demontierbar und kann direkt in ein Panel verbaut werden. Wir planen zudem auch eine Möglichkeit die Yoke an eine Steuersäule (Boeing 737) zu montieren – quasi remote. Wir haben bereits einen kommerziellen Interessenten der uns zudem danach gefragt hat, ob wir auch eine Helikopter-Steuereinheit umsetzen können. Im übrigen werden wir die gesamte Software unkompiliert anbieten, sodaß es möglich sein wird, angepasste Software zu entwickeln.

Wird es möglich sein, unterschiedliche Yoke-Typen zu montieren, also z.B. Cessna oder Boeing-typische Steuerhörner

Da wir aktuell nur ein kleines Entwicklungsteam haben, fokussieren wir uns derzeit auf einen Typ. Aber das Steuerhorn selbst ist demontierbar und kann ersetzt werden. Knöpfe und Schalter interagieren mit dem Pi, zudem verwenden wir einen Standard-Schaft, der zu den meisten realen Yokes passt. Alles was ihr also machen müsst, ist einen gebrauchten Cessna Beech, Grumman Yoke bei ebay zu kaufen, die Schalter zu verbinden. Sollte es genug Nachfragen geben werden wir aber auch direkt ab Werk weitere Varianten anbieten.

Das Versenden aus den USA oder Kanada nach Deutschland ist – zumindest meiner Erfahrung nach – als Privatperson nicht immer ganz einfach – wie wollt ihr dieses Problem für deutsche Kunden angehen?

Die Versandkosten auf der Kickstarter-Seite basieren auf der Annahme, dass wir aus Kanada direkt in die ganze Welt versenden. Dennoch hoffen wir, dass es möglich sein wird eine Sammelbestellung an einen zentralen Ort zu senden und dann via FHL günstiger weiter zu verschicken. Dazu benötigen wir eine Mindestbestellmenge aus Europa. Übrigens denken wir, dass der deutsche Zoll den Yoke als „Canadian manufactured electronic entertainment device“ klassifizieren wird. Somit ist er zollfrei und es fällt nur die deutsche Mehrwertsteuer an.

Wird der Yoke zu allen gängigen Flugsimulationen kompatibel sein?

Die Basis-version wird kompatibel sein zu Prepar3D, X-Plane und FSX. Aber wie gesagt die Software ist OpenSource und Entwickler können sie an ihre Simulatoren anpassen und Plugins schreiben z.B. für Flight Gear oder DCS.

Wann sollen die ersten Yokes produziert werden und wie können wir euch unterstützen damit das projekt real wird?

Wir wollen bis zum 21. Dezember unser Finanzierungsziel auf Kickstarter erreichen – das wird spannend. Versand der Yokes ist dann ab Mai 2014.
Unterstützen könnt ihr uns, in dem ihr in euren Communities von diesem Projekt berichtet und und auf Kickstarter untertsützt. Für alle die Kickstarter nicht kennen: Wenn ihr hier unterstützt und wir unsr Ziel nicht erreichen sollten, wird der Betrag auch nicht abgebucht und das Projekt ist leider gestorben. Also wenn dieses Projekt für euch interessant ist, shared den Link und unterstützt.

Patrick, vielen Dank für das informative Interview und ich drücke euch die Daumen!

Hier der Link zur Kickstarter-Seite

Iris Force Feedback Yoke

Zuletzt geändert am 7. Januar 2014 um 09:12 Uhr von Markus.