Kodierungswettbewerb für Drohnen-Entwicklungsplattformschlüssel

Die Drohnenentwicklungsplattform von HoverGames ist eine modulare und flexible NXP-Hardware-/Softwarelösung, mit der jedes autonome Fahrzeug gebaut werden kann, von Drohnen und Rovern bis hin zu unbemannten Luftfahrzeugen (UAV). Die Idee entstand in Zusammenarbeit mit den NXP HoverGames, einem Coding-Wettbewerb zur Optimierung Ihrer Drohne für eine Vielzahl von Anwendungen. Programmierer, Entwickler und Innovatoren können Probleme kreativ lösen.

Als Teil des Kits erhalten die Teilnehmer eine komplette Referenzdrohne inklusive der Flight Management Unit (FMU).

Jeder NXP HoverGames Hardware- und virtuelle Codierungswettbewerb findet über mehrere Monate statt. Die Teilnehmer kaufen einfach das Kit und haben Spaß. Zunächst bitten die HoverGames-Kommissare die Teilnehmer, sich mit der Drohne vertraut zu machen, indem sie einfachen Tutorial-Beispielen folgen. Anschließend können sich die Teilnehmer für jede der derzeit aktiven virtuellen Software-Herausforderungen anmelden (einige Qualifikationen sind erforderlich).

Die Entwicklungsplattform hat eine typische Kreditkartengröße und ist vollständig offen für die Entwicklung von Robotik, Steuerungsalgorithmen, Sicherheitsnetzwerken und Kommunikationsprotokollen und kann zusätzliche Supportkomponenten enthalten.

„Wir haben die Drohne als Entwicklungskit gebaut, da dies genau die Absicht für alle ist, die daran arbeiten möchten“, sagte Iain Galloway, Drohnenprogrammleiter, Systems Innovation, NXP. „Dann dachten wir uns, wie können wir mehr Menschen helfen, sich in das Software-Ökosystem einzubringen? Also haben wir letztes Jahr mit dem HoverGames-Programm angefangen. Wir haben ein soziales Thema namens „Fight Fires with Flyers“ definiert. Und dies ist eine Herausforderung, Ersthelfern in irgendeiner Weise zu helfen, eine Herausforderung für die Softwarecodierung. Es ist keine fliegende Herausforderung.“

Unbemannte Luftfahrzeuge

UAVs versprechen neue Perspektiven auf die Welt um uns herum und die Möglichkeit, an Orte zu gelangen, die einst unmöglich waren.

Die Technologie hat sich seit Anfang des letzten Jahrhunderts mit außergewöhnlichem Wachstum in den letzten zehn Jahren weiterentwickelt. In der Vergangenheit waren Drohnen nur für militärische Zwecke verfügbar. In den letzten zehn Jahren ist diese Art von Ausrüstung jedoch für normale Menschen und Unternehmen aller Art leicht zugänglich geworden.

Auch der Einsatz von Drohnen als Teil der Erste-Hilfe-Ausrüstung am Einsatzort oder bei einer Katastrophe wird immer häufiger eingesetzt. Drohnen sind vernetzte Geräte, und wie bei jedem solchen Gerät treten auch Datensicherheitsrisiken auf. Das Hauptproblem besteht darin, dass diese Tools vor einigen Jahren entwickelt wurden, bevor Cyberkriminalität als echte Bedrohung angesehen wurde.

NXP HoverGames Drohnen-Entwicklungskit

Das Entwicklungskit basiert im Wesentlichen auf einem Mikroprozessor mit Linux und Open CV und diversen begleitenden Sensoren zur Flugführung.

„Für HoverGames 1 hatten wir das KIT-HGDRONEK66, das den FMUK66-Echtzeit-MCU-Flugcontroller mit NUTTX RTOS und PX4-Flight-Stack enthielt“, sagte Galloway. „Es enthält alle Sensoren zum Aufbau einer IMU (Inertial Measurement Unit) und Schnittstellen für CAN, 2-Draht Automotive Ethernet und Security. In Challenge 2 stellen wir einen separaten Begleitcomputer namens 8MMNavQ (oder NavQ) vor. Dieser Linux-Begleitcomputer verwendet das NXP i.MX 8 M Mini-System-on-Chip und enthält Hardwarebeschleuniger für die Videocodierung und wird von Linux unterstützt, das OpenCV Machine Vision, ROS, Python, MAVSDK und andere benötigte Tools umfasst.“

Der Flugregler sorgt dafür, dass die Drohne stabil bleibt. Das Board wird als Open Source angeboten mit der Möglichkeit, andere externe Sensoren einzufügen, um den Betrieb entsprechend der Funktionalität zu optimieren.

Ein LiPo-Akku und ein länderspezifisches Telemetrie-Funkgerät müssen über eine der IoT-Anschlüsse implementiert werden. Um die volle Funktionalität des Kits zu gewährleisten, müssen Sie auswählen, welches der beiden verfügbaren Telemetrie-Funkgeräte Sie kaufen möchten. Durch die Telemetrie können Sie während des Fluges eine Live-Verbindung zum Fahrzeug haben, den Status der Drohne während des Fluges einsehen, autonome Wegpunkte laden und steuern und notwendige Änderungen vornehmen. Telemetriedaten werden an die Kontrollstation gesendet, aber auch an Bord in der Flugeinheit gespeichert (Abbildungen 1 und 2).

Abbildung 1:Blockschaltbild des KIT-HGDRONEK66-Kits

Abbildung 2:Bausatzkomponenten des KIT-HGDRONEK66

Die RDDRONE-FMUK66-Flugeinheit (FMU) wird vom geschäftsfreundlichen Open-Source-PX4.org-Flugstack mit der BLDC-Motorsteuerungsfunktion unterstützt. PX4 wird häufig für Forschungs- und kommerzielle Drohnenplattformen verwendet. Seine freizügige BSD-Lizenz behält die Möglichkeit, proprietäres IP einzuschließen. Dieses Referenzdesign gibt Ihnen die Freiheit, Ihr eigenes Roboterfahrzeug zu entwickeln. Darüber hinaus ist die FMU vielseitig und kann andere Open-Source- oder proprietäre Flugstacks ausführen, einschließlich GPS und andere Positionierungseingaben für die autonome Navigation zu Missionswegpunkten. Das Kit wird auch von der QGroundControl-Bodenstationssoftware unterstützt, die als Desktop-Programm und mobile App für Android und iPhone verfügbar ist.

Auf dem RDDRONE-FMUK66 läuft NuttX RTOS auf einem NXP Kinetis K66 Mikrocontroller mit einem ARM Cortex-M4-Kern bei 180 MHz und 2 MB Flash-Speicher. Es verwendet NXP-Sensoren, Automotive-CAN-Bus-Transceiver sowie den neuen Zweidraht-Automobil-100BASE-T1-Ethernet-Transceiver TJA110x.

Zu den Komponenten des HoverGames Drohnen-Entwicklungskits gehören auch ein DC-zu-DC-Strommodul, ein GPS NEO-M8N-Modul mit Halterung, ein Sicherheitsschalter, ein Summer und eine helle RGB-Status-LED, ein SEGGER J-Link EDU Mini / FTDI USB-TTL-3V3-Kabel / Debug Breakout Board mit Kabel, BLDC Brushless Motoren 2212 920 kV, ESCs Motorcontroller 40 A OPTO.

Abbildung 3:RDDRONE-FMUK66 Flugeinheit – Draufsicht

Abbildung 4:RDDRONE-FMUK66 Flugeinheit – Ansicht von unten

Ist das gesamte Chassis zusammengebaut, bietet das Kit zusätzlichen Platz für weitere Komponenten wie einen Rapid IoT-Adapter oder einen Support-Rechner wie den neuen NavQ i.MX 8M Mini für den Einsatz als Vision-Prozessor mit Linux, OpenCV und ROS (Abbildungen 3 und 4).

„Ich denke, einer der wichtigsten Aspekte dieser Lösung ist, dass sie vollständig offen ist“, sagte Galloway. „Andere Drohnen und Unternehmen stellen Ihnen also eine Drohne zur Verfügung, aber dann stellen sie Ihnen nur ein API-basiertes Softwareentwicklungs-Kit zur Verfügung. Du hast wirklich keine Kontrolle. Sie wissen nicht, was unter der Haube vor sich geht. In unserem Projekt ist sowohl der Flugcontroller als auch die externen Computer Open-Source-Hardware und -Software. Sie könnten also tatsächlich mit diesem Tool arbeiten und daraus ein Geschäft oder Produkt machen.“

Das Entwicklungskit wird zu einem Preis von 450 US-Dollar verkauft, wobei den Entwicklern während der verschiedenen Hover-Spieleprogramme verschiedene Rabatte gewährt werden.

Viele Herausforderungen bei Drohnen bestehen darin, eine Drohne zu steuern oder zu programmieren. HoverGames möchte die Teilnehmer ermutigen, Codes zu schreiben, um neue Funktionen in ihren Fahrzeugen zu verbessern oder zu aktivieren, sowie unterhaltsame Software-Rennherausforderungen. Die PX4 Slack-Community, GitHub und GitBook-Plattformen bieten Unterstützung beim Austausch von Meinungen als Community und erhalten Unterstützung von NXP.

Die Teilnehmer müssen Lösungen entwickeln, um ein soziales Problem oder einige der größten gesellschaftlichen Herausforderungen zu lösen – zum Beispiel eine Simulation der Müllbeseitigung oder das Monitoring der Migrationsmuster einer gefährdeten Tierart, oder Katastrophenmanagement, Gesundheitskrisen, Umweltschutz, Artenschutz und mehr.

HoverGames Challenge 2 wurde gerade gestartet und trägt den Titel „Helfen Sie Drohnen, anderen bei Pandemien zu helfen“. Diese Herausforderung fügt den NavQ-Vision-Computer hinzu und ermutigt die Teilnehmer, über positive Einflüsse nachzudenken, bei denen Drohnen den Menschen helfen können. Es gibt viele Möglichkeiten, während einer Pandemie zu helfen, von der Bereitstellung von Medikamenten über die Unterstützung von Ersthelfern mit Kommunikationsnetzwerken bis hin zur Unterstützung von Landwirten, die Schwierigkeiten haben, Arbeitskräfte zu finden, ihre Ernteüberwachungsanforderungen zu erfüllen.

Die Challenge ist ab sofort zur Registrierung unter https://www.hackster.io/contests/hovergames2 geöffnet.

>> Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am unsere Schwesterseite EE Times Europe.