DRON

概要

DRON(Disaster Response Observation Network、災害対応観測ネットワーク)は、無人航空機(UAV)を活用して建物火災の際に情報を収集し、初動対応者による現場評価と緊急対応を支援することを目指す概念実証(PoC)プロジェクトです。 自律型スウォーム機能により、DRONは最小限の人的操作で緊急事態に対応することができます。DRONは、使いやすさ、迅速な展開、そして収集・提示されるデータの質を重視して設計されています。

機械設計

DRONは、重量、構造的安定性、モジュール性のバランスを考慮して設計されており、飛行中に生じる高いストレス、すなわちプロペラからのトルクやペイロードによる内部応力に耐え、任務を完了できるようになっています。次期V4設計では、飛行中に機体故障を引き起こしかねない振動を最小限に抑えるため、アーム部にカーボンファイバー製のチューブを採用しました。すべての部品は、修理のしやすさを考慮し、ヒートインサートとネジで接続されています。

ビジュアル(画像処理)

ソフトウェアは、各コンポーネント間の通信管理、ホットスポットの検出、および環境の3Dマッピングという役割を担っています。2台のステレオカメラのキャリブレーションに成功し、周囲の奥行き情報を取得できるようになりました。ステレオ画像はROS2ノードを通じてUnityにパブリッシュされ、そこで可視化されます。ソフトウェアスタックは、飛行制御、データ収集、画像処理、環境の3D可視化のために、多数のモジュールおよびライブラリに依存しています。

自律制御

UAVの自律制御は、PX4ファームウェアのシミュレーションおよび実機展開によって実現されており、uORBメッセージングAPIを介してPX4とのインターフェースを行っています。チームは、GazeboによるマルチエージェントSoftware-In-The-Loop(SITL)シミュレーションを実演し、センサー出力をROS 2にパブリッシュしました。

電気設計

INAVを、フライトコントローラー(FC)およびESCスタックと連携させるための一元化された地上管制局(GCS)として構成しています。GPSとIMUは低レベルのウェイポイントベースの自律飛行を提供し、Raspberry Piがセンサーデータを収集し、Wi-Fiを使用してデータを送信し、飛行コマンドを受信します。選定したバッテリーは3000mAhの定格容量を持ち、機動飛行を約12分間、低速飛行およびホバリングを約15分間維持するのに十分な電力を供給できます。