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干货 | ArduPilot全球无人机开发者大会知识点全分享

导读: 10月15到16日,为期两天的 ArduPilot全球无人机开发者大会在苏州举办。这是继2017年10月22日首届ArduPilot全球无人机开发者大会在厦门举办以来,第二次与国内开发者见面。

干货 | ArduPilot全球无人机开发者大会知识点全分享

10月15到16日,为期两天的 ArduPilot全球无人机开发者大会在苏州举办。这是继2017年10月22日首届ArduPilot全球无人机开发者大会在厦门举办以来,第二次与国内开发者见面。来自开源无人机社区的大神们,包括飞控负责人、旋翼无人机项目带头人、无人机软件开发资深工程师、电气工程师等,以及开发者们,秉持“多元共享·推诚开源”的主题,就无GPS环境下的无人机导航、水下机器人、无人机集群、无人机硬件开发、固定翼控制系统调试、Ardupilot的使用LUA脚本、无人机生态系统、人工智能导航、无人机教育等方面进行了深入的分享,并在现场进行答疑互动。

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赫星CEO吴程军/图 来源宇辰网

中国民用无人机的发展在世界范围内拥有今天的地位,跟开源社区有着不解之缘,如果没有开源社区,中国民用无人机的发展势头很可能延迟。主办方赫星首席执行官吴程军在致辞时表示,在过去的一年中,ArduPilot在硬软件的开发取得了长足的进步,他对来自全球各地的用户们表示感谢,“正是他们创造了各种令人兴奋的无人机应用场景。”与此同时,使用赫星方案的Ardupilot用户每天都在成长中,“我相信开源无人机硬件的发展会有一个非常乐观的前景,借此机会,我也要感谢来自全球各地的代理商们。”

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Randy Mackay/图 来源宇辰网

ArduPilot项目首席Arducopter开发人员Randy Mackay在分享“没有GPS环境下的无人机导航”时,主要谈到了无人机在没有GPS情况下的解决方案,以及外置的定位姿态方式和使用SLAM(实时地图)绘制和定位方式进行定位估算,以及使用SLAM进行避障的一些应用。

“如果你想要在没有GPS的情况下使用无人机,我们现有三个解决方案,第一种方案是使用一个向下放置的摄像头,我们叫它光流,它的问题在于使用久了位置会出现漂移。”第二种是可以使用3D相机,以及openpilot的软件包,来进行无GPS的导航进行识别。第三种是利用一个超宽带定位方式,使用四个信号塔发射信号,但它的局限在于需要提前在四个方位设置灯塔,在100米范围内使用。

Randy Mackay拥有6年多的ArduPilot开发经验,负责整合了无数的改进,包括安全功能,支持新的传感器,姿态和位置控制,新的MAVLink消息等。

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Craig Elder/图 来源宇辰网

2011年加入ArduPilot团队的Craig Elder主要谈到的则是Ardusub水下机器人。Craig Elder并通过其亲身参加过的实际案例与现场嘉宾一起分享水下机器人的实战经验,Craig Elder拥有超过27年的海洋工程和ROV设计经历。自2011年以来,一直担任ArduPilot的项目经理,首先担任3DR工程总监,然后担任Linux Foundation Dronecode项目的技术经理,现在是ArduPilot的创始人之一。这位从之前水下机器人团队加入到更广阔的无人系统团队的资深工程师表示,水下飞行器相比空中无人机来说更加困难,以至于很多公司在想要创造便宜可靠的水下飞行器上都失败了。水下机器人的开发,最开始大家都没有一个完整的整套系统,于是从各个地方拼凑来创造自己的系统,但其发展速度很快,2017年,一共有12家水下机器人,在2018年的时候,这个数字就实现了翻倍,达到 26家水下机器人。

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水下机器人/图 来源宇辰网

随着更多不同机型的出现,比如水机器人、自动的无人船,可以用来进行海洋地理的检测,“这些其实都是从我们最开始的工作中衍生而来的,我想说我们所做的工作正持续在改变水下机器人和水面机器人的发展历程。”2018年第一架工业级的商业机器人Saab SeaEye出现,它原本使用的控制器是SeaEye Falcon,后来被Cube飞控和ArduSub代码所替代,成为一架使用ArduPilot的水下机器人。这架使用开源系统、开源的硬件的水下机器人,售价为上千美金,“2018年我们看到更多针对水下机器人的遥感,同时出现了一些针对声学导航的产品,这种产品可以结合算法,进行无人机无人船的导航。”这套系统同时结合了GPS的信息以及水下机器人的声学信息,同时把两者融合。Craig Elder说,接下来,ArduPilot第一个要做的是改变控制的方式,原本的控制是通过遥感的消息传输进行,现在则增加了MAVlink定位,使它可以接受更多;同时会增加用户的交互,更好地控制水下机器人,以及改进各种软件,以适应更多的机型。

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Michael Oborne/图 来源宇辰网

今年在国内大火的无人机编队也是此次开发者大会讲解的主题。主讲人为Michael Oborne,其所演讲的主题为“MissionPlanner地面站更新(无人机集群以及相关新功能)”,主要包括三个部分:无人机集群控制(主动控制、任务时间控制)、软件以及新功能等。

无人机集群可以应用到包括任务侦查、灯光秀等多种场景。其中主动控制集群是通过地面站和集群保持联系,通过GPS给集群编辑完成任务,当下一个时间点再次触发执行。稳定的集群需要稳定的通信链路,稳定的RTK链路以及稳定的机架系统。就像一大群飞虫,它们朝一个方向飞行,但相互之间会保持一定的距离,不会发生碰撞。

Michael Oborne自2010年起便是ArduPilot项目的软件开发人员。大部分无人机社区成员都使用他开发的Mission Planner地面站,这是个保持功能完整的地面站,同时不断创新,保持着最前沿技术,保证隐私和安全。

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无人机集群/图 来源宇辰网

在现场,Michael展示了模拟操作无人机集群作业。无人机任务控制集群方式是通过无人机飞行前就设定任务,所涉及包括RTK技术以及起飞点和周边环境的情况,无人机只需按照提前设定好的任务路线飞行即可。地面站节点控制可以实现单人集群控制的目的,只需要用户手持或携带一个节点设备就可以实现移动式的集群控制。而无人机集群的所面临的挑战包括:无人机集群通信的问题(多架之间互不干扰)、无人机的位置通过超宽带技术和无人机定位技术、避免互碰撞问题、路线规划、把握好变化时机(毫秒级来控制灯光变化)以及优化无人机的位置等。

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飞行器工程师Philip Rowse主要介绍的是“如何为不同的应用选择硬件”,集中介绍了Cube的几种类型,第一种是Cube紫色版本,也是所谓的“苗条版本”,该飞控的特点是功能齐全,适用于对尺寸有需求的机型,在无人车或者无人船上应用最佳应;Cube的蓝色版本是一款即将发布的产品,主要是针对美国的行业用户,它跟Cube黑色版本的功能差不多,但是在美国生产并为美国客户服务;Cube的绿色版本具备三冗余度传感器,IMU恒温控制以及内置减震系统以及使用5V PWM控制的机型;Cube标准黑色版本是目前广大用户使用较多的,同样具备三冗余度传感器,IMU恒温控制以及内置减震系统,并且经过大量的实践测试飞行过,具备良好的稳定性;Cube黄色版本则是在黑色的基础上设计处理器更好的产品,其处理性能可提供更多开发可能性;Cube橙色版本是在黑色版本的基础上升级超强性能的H7处理器。最为本手期待的是Cube红色版本,该版本属于一款全面升级的下一代飞控,距离问世还需等待一段时间。

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Cube飞控的不同版本/图 来源宇辰网

硬件制造领军人Philip Rowse拥有二十二年在全尺寸和无人驾驶系统中使用民用和军用航空电子设备的经验,其设计了Pixhawk Fire(PXF),用于在Linux上执行Ardupilot的初始端口,并自此设计了Pixhawk 2,作为CASA认证的远程控制飞行器系统(RPAS)操作者,授权飞行员和遥控爱好者,Philip对UAS系统的安全具有很大的热忱,热衷于对专业的无人机系统进行集成、帮助OEM和业余爱好者拥有可靠的空中系统。

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Tom Pittenger/图 来源宇辰网

来自英特尔的软件开发人员、 ArduPilot固定翼飞机维护者Tom Pittenger则科普了“如何使用Github”,这个面向开源及私有软件项目的托管平台,只支持git 作为唯一的版本库格式进行托管,于2008年4月10日正式上线,除了git代码仓库托管及基本的 Web管理界面以外,还提供订阅、讨论组、文本渲染、在线文件编辑。

Tom是Intel的无人机控制系统工程师,也是一位在电子、固件和自动驾驶仪方面具有丰富开发经验的工程师。自2015年以来他一直是ArduPilot固定翼飞机的共同维护者。在此之前,他领导了Airphrame的飞行系统研发开发工作,并担任过ArduPilot固定翼系列固件维护人员。而在加入Airphrame之前,Tom在Trimble农业部门负责地面自动化农业技术。

Tom拥有加利福尼亚州立大学弗雷斯诺分校计算机工程理学学士学位和电气工程理学硕士学位。 他是工程咨询服务公司Tomtronics LLC的创始人,也是正在开发的无人机游戏产品Crash and Burn Solutions的联合创始人。

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Michael du Breuil/图 来源宇辰网

联合创办了SRP Aero的Michael du Breuil则介绍了更加细分的内容:“在Ardupilot中使用LUA脚本”。Michael du Breuil自2012年起一直参与无人驾驶飞机系统的使用和生产,Michael拥有跨学科研究的理科学士学位,研究重点是计算机科学,数学和无人飞机系统。 其联合创办的SRP Aero可生产高精度且耐用的固定翼测绘系统,以及MAVLink地面控制站,重点关注用户体验。自2015年以来,Michael一直活跃于ArduPilot社区,在GPS驱动程序和固定翼代码方面做出了重大贡献。

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北航可靠飞行控制研究负责人全权/图 来源宇辰网

来自北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院副教授、北航可靠飞行控制研究组负责人全权是本次ArduPilot开发者大会唯一的一位国内专题演讲嘉宾,在现场,全权做了“为创造更好的无人机生态系统——最近在教育、设计、测试和交通方面的工作”的主题报告。全权表示,民航客机安全性很高,伤亡率非常非常小,希望无人机能同样具备这样的安全性,但目前无人机造成的安全事件还很多,所以我们要做包括风险分析、以及对失效率的要求、交通和评估测试。在现场,全权详细介绍了其负责的开发项目——基于模型设计的思想和采用Matlab和PixHawk工具的多旋翼控制算法快速开发与教学平台。

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Jaime Machuca/图 来源宇辰网

Element.aero的首席执行官和创始人Jaime Machuca也提到了无人机教育,主要介绍“如何在无人机教育中使用Ardupilot”,Jaime Machuca曾在西门子VDO和德国大陆集团Continental担任仪表盘和显示屏小组的软件工程师。2013年夏天,他创建了一家致力于为无人驾驶车辆系统Droidika提供完整解决方案的新公司。并于2017年6月成立了他的第二家公司,专注于无人机设计和服务,并创建了Element Aero。 Element Aero提供制图,辅助设备,搜索和救援,农业应用的数据采集和处理解决方案,目前正在为这些垂直行业开发人工智能图像分析应用程序。

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大会现场/图 来源宇辰网

除了这些嘉宾发言,本次开发者大会上,还有来自EAMS LAB对“使用Ardupilot和OpenKAI进行人工智能导航”的相关情况介绍,以及战略合作伙伴的技术分享以及Ardupilot企业合作伙伴·合作分享。对于参加开发者大会来说,更为珍贵的,是现场与开源大神们的直接对话,释疑解惑,激发创业与创新的火花。

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