PX4-Vision 自主無人機開發平臺測評

對於目前的自主無人機開發平臺上,國內的用戶除了我們阿木實驗室出品的自主無人機開發平臺上,又多了一種選擇,就是這個 PX4-Vision 自主無人機開發平臺。
PX4-Vision 自主無人機
PX4-Vision 自主無人機結構圖
硬件上是 pixhawk 4,一個 UP Board 機載計算機,一個 GPS。既然是自主無人機那麼重點在於機載計算機的一些配置情況。
配置如下:4G 內存,英特爾凌動 4 核 CPU,11GB 硬盤
預先安裝了https://github.com/PX4/
avoidancepx4 的 avoidance 的 ROS 功能包。
開機默認自啓動的是 avoidance.launch的文件,啓動的是一個局部路徑規劃的避障算法VHF+(local_planner)。
運行這個算法佔用的 CPU 如下:

這個算法是基於 3 維點雲數據,來實現的 VFH 算法,計算量相對比較小,當然如果不開啓桌面 CPU 使用率會更低。CPU 總體在 40% 左右。

傳感器配置:

光流和激光定高雷達,有比較多的類型可以選擇,如果有光流的化應該可以飛室內的定點模式。但是不是默認配置的,在PX4官網也沒有找到相關光流模塊和定高雷達的配置方法,這個要研究下。
Structure Core 深度相機,是 Occipital 公司的一款深度相機,另外一款微軟的 HoloLens 頭戴設備也是出自這家公司,詳細參數如下:https://structure.io/structure-core/specs
感知距離在 0.3 到 5 米左右,看環境光照,全局快門,和英特爾的 D435I 類似。

主要功能:

運行 avoidance 的例程代碼,默認運行的是 VFH 算法,在 avoidance 的這個 ROS 功能包中有全局路徑的算法 octomap 也可以運行,我們會在視頻測評裏面測評這個 VFH 算法, octomap 算法我們之後在進行測試。

  1. 這個無人機目前只能在室外使用和飛行,依靠 GPS 來實現避障和局部路徑規劃。 主要是研究避障相關的路徑規劃。
  2. 主要是研究避障相關的路徑規劃。
  3. 可以實現功能是定點模式下面的避障和任務模式下的避障。
  4. 可以實現功能是定點模式下面的避障和任務模式下的避障。 開發包裏面有 VIO 相關內容,也是支持英特爾 realsense 傳感器的,沒有看到視覺里程計的代碼,但是可以藉助 T265 來實現相關功能。
  5. 主要是提供了雙目視覺的路徑規劃算法框架和一套硬件開發平臺,採用了目前市面上比較好的深度相機。

飛控固件代碼還在開源過程中。

產品 PX4-Vision P200(阿木實驗室)
軸距 290mm 410mm
使用範圍 室外可用 室內外可用
可擴展性 ——
激光雷達 不支持 支持
視覺傳感器 支持 支持
功能支持 基於ROS的開發 基於ROS的開發

總結: 用於室外做路徑規劃,採用雙目結構光攝像頭,主要用來做路徑規劃,ROS平臺,P200的一些追蹤功能可以放上去,實現一些識別追蹤算法。如果是VHF的避障,採用激光雷達的方式在有些場合效果比較好。雙目結構光的傳感器,感知距離和精度還是比較有限,所以我們在任務模式的時候會發現本來沒有障礙物的情況下,這個PX4-Vision還是在執行避障算法的動作,導致航線走的不是非常理想。如果是全局路徑規劃的避障,運算量比較大,在小範圍場景,激光和視覺都可以得到一些效果。

實物對比(左爲PX4-Vision,右爲P200無人機)
實物對比(左爲PX4-Vision,右爲P200無人機)

PX4-Vision 簡介:

PX4-Vision 開箱視頻

自主無人機開發平臺px4-vision介紹



**室外避障測試:**

室外避障測試視頻

室外避障的分兩種模式:定點模式的避障和任務模式的避障。定點模式的避障遙控器只能控制前飛和偏航,不能倒退和橫滾,光照干擾很大會一直處於避障狀態,與目前的雙目攝像頭技術不成熟相關。其中任務模式的避障採用VFH+算法,用的雙目結構光相機,有全局路徑規劃算法集成,但是沒有默認開啓。
在這裏插入圖片描述

執行VHF+避障狀態下的飛行一個航線任務的狀態,飛行高度爲3.5米到4米。

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