ドローンプログラミング

ドローンプログラミングとは、ドローンが自己認識や状況認識によって自律的に飛行するためのソフトウェアを開発することを指します。また、これを使用することで、人間が介入することなく、ドローンが判断してラスト マイル デリバリーなどのタスクを実行できるようになります。

ドローンプログラミングには、通常、アルゴリズム開発およびプロトタイピング、ソフトウェアのシミュレーション、ハードウェアの実装およびテストなどが含まれます。MATLAB^® および Simulink^® には、ドローンプログラミングのさまざまな側面をサポートするツールやリファレンス アプリケーションが用意されています。

ドローンプログラミングの最初のステップは、プロトタイピングとアルゴリズム開発です。このプログラムは、以下の主要なソフトウェア コンポーネントに構造化できます。

• ドローンの動的モデル (プラントモデル) は、ドローンの運動方程式で構成されます。
• 検知と知覚では飛行や低水準制御、自律機能のためのセンサーデータを処理します。センサーとしては、低水準制御のため IMU や気圧計、GPS、自律機能のためのカメラや Lidar、超音波センサーなどが考えられます。
• プランニングと決定では、環境や検出された障害物に基づいてパスを生成します。
• 飛行制御システムでは、生成されたパスに沿って飛行するドローンを安定化して制御します。

ドローンプログラミングの次のステップである、ソフトウェアシミュレーションは、バグの特定や複雑な自律飛行アルゴリズムの検証に役立ちます。Gazebo^® や Cuboid World、Unreal Engine^® などのシミュレーション環境を使用して、テストケースに合わせて仮想環境でドローンのソフトウェアをテストします。

最後に、ハードウェアの実装とテストのフェーズでは、コードを自動生成することによって、PX4^® Autopilots などの自動操縦装置や、NVIDIA Jetson^® CPU などのオンボード コンピューターにプログラムやモデルを実装します。ミッションの計画、飛行制御パラメーターの調整、ドローンの制御には、QGroundControl や Mission Planner などのミッション計画ソフトウェアを使用します。自動操縦装置やオンボード コンピューターとの通信には、Micro Air Vehicle Link (MAVLink) 通信プロトコルやロボット オペレーティング システム (ROS) が使用されます。フライトログ解析ツールは、フライトログを解析してドローンの動作を把握するのに役立ちます。

詳細については、ドローンプログラミングを開始するためのUAV Toolbox の例をご覧ください。