Pixhawk

 

現在、使用されているドローンに搭載してあるフライトコントローラーはDji製の物が多いかと思います。ファントムといったDjiが販売している物もあれば、外装はオリジナル製品を使い、ドローンの頭脳であるフライトコントローラーはDji製を使用している機体もあります。Dji製のフライトコントローラーはマルチコプター専用で作られており、取付けから設定まで簡単に出来るようになっています。通常のフライトから撮影、農薬散布用等のフライトコントローラーがDjiより販売されています。通常のフライトであれば安全性の高いDji製のフライトコントローラーを使用して頂いて問題ないかと思います。

ただ、ドローンに特殊なセンサーや機械を取り付け、そのセンサーからの情報をもとに飛行させるなどの拡張性はありません。基本的にはDji製のフライトコントローラーはDji製のセンサー等を使用する事が前提で作られているためです。新しい機能を持ったドローンの開発などには向いていません。そのような場合はオープンソース系のフライトコントローラー・オートパイロット・ロボットコントローラーを使用する事をお勧めします。オープンソース系のフライトコントローラーは非常に多くの製品があります。

 

主要コンポーネント

ドローンの制御系は、センサー、駆動系、通信系を除く以下の3つの基本コンポーネントが必要であり、お互いが密に連携しているため組み合わせが重要になります。

 

1.フライトコントローラーハードウェア

機体側のコンピューター。センサー、通信モジュールからの入力を受け、目標とする姿勢や振る舞いと、現在の差異を計算し、目標値により近づくよう駆動装置へ信号を出力します。大きく分けて、マイクロコントローラー系とシングルボードコンピューター(SBC)系に別れます。マイクロコントローラーは最低限の機能を持ったライブラリかRealtime OSの上に、制御プログラムが走る形式。例としてはArduino等があげられます。シングルボードコンピューターは通常Linuxが動作するクレジットカードサイズ程度の小型所電力コンピューター。例としてはRaspberry Pi、BeagleBone等があります

2.フライトコントローラーソフトウェア

フライトコントローラー上で走る制御ソフトウェア。Pixhawk系のシステムでは、PX4 Native Stackか、ArduPilotかどちらかを選ぶことになります。

3.GCS (Ground Control Station|Software|System)

PCやタブレット上で動作し、機体にコマンドを送ったり、機体から送られてくるセンサーデータ等を表示する管制ソフトウェア。通常、機体側ソフトウェアの設定やアップグレード、ログ解析などもこのソフトで行います。Pixhawk系は、MAVLinkに対応しているので基本的な機能はどの組み合わせでも可能ですが、独自機能への対応状況はやはり純正の組み合わせ(PX4 Native Stack + QGroundControl、ArduPilot + MissionPlanner等)が良いです。MissionPlannerはWindows版のみ、TowerはAndroid版のみ等、プラットフォームの制約もあります。

 

汎用性・拡張性

オープンソース系のフライトコントローラーはマルチコプターだけでなく車・ボート・ヘリコプター・飛行機・VTOL(マルチコプターと飛行機の組み合わせ等）等、多種多様な形のものに搭載することが可能です。