NXP HoverGames: Open-Source Drohnen-Plattform und Coding-Wettbewerb

Die NXP HoverGames Drohnen-Entwicklungsplattform ist eine modulare, kartenkartengroße Hardware- und Software-Lösung, die Entwickler befähigt, autonome Fahrzeuge zu bauen – von Consumer-Drohnen bis zu advanced UAVs und Rovern.

Jedes Kit kommt mit einer voll assembled Referenz-Drohne, die die Flight Management Unit (FMU) beinhaltet. Teilnehmer starten mit einfachen Tutorials, um die Hardware zu verstehen, und melden sich dann für virtuelle Software-Challenges an – einige davon erfordern Qualifizierung.

Für Flexibilität designed, unterstützt die Plattform Robotik-Forschung, Control-Algorithm-Prototyping, sichere Kommunikationsprotokolle und kann mit zusätzlichen Sensoren oder Support-Komponenten erweitert werden.

„Wir bauten die Drohne als Development Kit, weil das genau der Zweck für jeden ist, der experimentieren will“, sagt Iain Galloway, NXP Systems Innovation Lead. „Indem wir HoverGames starteten, erweiterten wir das Software-Ökosystem, indem wir ein soziales Thema anboten – ‚Fight Fires with Flyers‘ –, das Coder herausfordert, Software-Lösungen für Ersthelfer zu entwerfen, statt nur Flugperformance.“

Unbemannte Luftfahrzeuge

UAVs haben sich über das letzte Jahrzehnt dramatisch entwickelt, vom Nischen-Militärtool zu breit zugänglichen Consumer- und Commercial-Devices. Heute sind Drohnen oft Teil von Emergency Response Kits, liefern Supplies oder sammeln Situational Awareness während Disastern. Als vernetzte Geräte bringen sie auch Data-Security-Herausforderungen – viele wurden designed, bevor Cyber-Bedrohungen Mainstream waren.

NXP HoverGames Drohnen-Development Kit

Der Kern des Kits ist ein NXP Prozessor, der Linux mit OpenCV läuft, gekoppelt mit einem Array von Sensoren, die eine Inertial Measurement Unit (IMU) bilden und Interfaces für CAN, Automotive Ethernet und Security Module bereitstellen.

In Challenge 1 features das Kit – genannt KIT‑HGDRONEK66 – den FMUK66 Flight Controller, der NuttX RTOS und den PX4 Flight Stack läuft. Er beinhaltet auch die volle Suite an Sensoren, die für autonomes Fliegen erforderlich sind.

Challenge 2 introduces einen Companion Computer, den NavQ (8MMNavQ), gebaut auf dem NXP i.MX 8M Mini SoC. Dieser Linux-basierte Vision-Prozessor bietet Hardware-Beschleunigung für Video-Encoding und unterstützt OpenCV, ROS, Python und MAVSDK.

Der Flight Controller hält Fahrzeugstabilität und ist Open-Source, was Entwicklern erlaubt, externe Sensoren hinzuzufügen, um die Drohnenfähigkeiten zu tailoren.

Stromversorgung erfolgt durch LiPo-Batterie, und ein länderspezifisches Telemetry-Radio ist erforderlich. Durch Telemetry empfangen Operatoren Live-Flugdaten, können autonome Waypoints laden und Missionen on-the-fly modifizieren. Telemetry wird zur Ground Station übertragen und onboard geloggt (siehe Abbildungen 1 & 2).

Abbildung 1: KIT‑HGDRONEK66 Kit Blockdiagramm

Abbildung 2: Kit Komponenten des KIT‑HGDRONEK66

Die RDDRONE‑FMUK66 Flight Unit läuft den PX4.org Flight Stack – einen Industriestandard, BSD-lizenzierten Framework, der BLDC Motor Control, GPS und andere Positionierungssensoren für autonome Navigation unterstützt. Er ist voll kompatibel mit QGroundControl, verfügbar auf Desktop und als Mobile App für Android und iOS.

Hardware Specs: NuttX RTOS auf NXP Kinetis K66 MCU (ARM Cortex-M4 @ 180 MHz, 2 MB Flash), NXP Sensoren, Automotive CAN Bus Transceiver, und Two-Wire 100BASE-T1 Ethernet Transceiver TJA110x.

Weitere Kit-Komponenten umfassen DC-to-DC Power Modul, GPS NEO-M8N, Safety Switch, Buzzer, RGB Status LED, SEGGER J-Link EDU Mini/FTDI USB-TTL-3V3 Kabel, BLDC Motoren 2212 920 kV, und 40 A OPTO ESCs.

Abbildung 3: RDDRONE‑FMUK66 Flight Unit – Top View

Abbildung 4: RDDRONE‑FMUK66 Flight Unit – Bottom View

Nach Assembly bietet das Chassis Platz für einen Rapid IoT Adapter oder den NavQ i.MX 8M Mini, was die Drohne in eine Vision-Processing-Plattform mit Linux, OpenCV und ROS verwandelt.

„Einer der wertvollsten Aspekte dieser Lösung ist ihre Offenheit“, sagt Galloway. „Im Gegensatz zu vielen Commercial Drones, die nur ein API exponieren, sind unser gesamter Flight Controller und Companion Computer Open-Source Hardware und Software. Diese Transparenz lässt Entwickler innovieren, iterieren und letztlich ein Commercial Product darum herum aufbauen.“

Das Kit kostet 450 $, mit zusätzlichen Rabatten für Entwickler, die an HoverGames Programmen teilnehmen.

HoverGames ermutigt Teilnehmer, Code zu schreiben, der Drohnenfunktionalität erweitert, und in fun, Software-Racing Challenges zu konkurrieren. Community Support kommt durch PX4 Slack Channel, GitHub und GitBook, wo Entwickler kollaborieren und Guidance von NXP erhalten können.

Challenges sind um reale soziale Issues gerahmt – wie Waste Cleanup Simulationen, Wildlife Monitoring, Disaster Response, Health Crisis Mitigation und Environmental Protection. Teilnehmer sind getasked, Software-Lösungen zu designen, die einen greifbaren Unterschied machen könnten.

HoverGames Challenge 2, betitelt „Help Drones Help Others in Pandemics“, hat gerade gestartet. Es fügt den NavQ Vision Computer hinzu und lädt Entrants ein, Drohnen-basierte Lösungen für Medikamentenlieferung, Ersthelfer-Kommunikation oder Agrar-Monitoring während Arbeitskräftemangel zu entwerfen.

Die Challenge ist offen für Registrierung unter https://www.hackster.io/contests/hovergames2.

>> Dieser Artikel wurde ursprünglich auf unserer Schwesterseite EE Times Europe veröffentlicht.