# PX4 Vision 视觉自主开发套件
PX4 Vision 视觉自主开发套件 (opens new window) 是一个稳定且高性价比的套件,让你能够在自动化载具上开发计算机视觉。
这个套件含有一个几乎到手即飞的碳纤维机架四旋翼,配备 Pixhawk 4飞控 , UP Core 机载计算机(4GB 内存和64GB eMMC),以及Structure Core 深度相机。
注解
该无人机发货时没有预先安装软件。 预装镜像的 U 盘包含 PX4/Avoidance 本地规划软件的参考实现,由 Auterion 提供。 该软件仅提供一个非常基本的示例,说明您可以使用 PX4 Vision 自主套件做什么。 开发者可以使用套件来尝试 PX4 避障 (opens new window) 项目提供的其他功能。 修改现有代码,或尝试全新的计算机视觉功能。
该指南阐述了无人机准备飞行所需的最少附加步骤(安装遥控器系统和电池等)。 也包括如何起飞,以及如何修改计算机视觉代码。
# PX4 Vision 自主无人机开发套件(先行者版)
# 警告&通知
# 开始了解你的开发套件
不要直接使用电源为 UP Core 计算机供电(可能会摧毁计算机)。 UP Core 只能使用电池供电。
该开发包使用前置摄像头,(它没有向下或后置深照相机)。 因此,它不能用于测试 安全着陆 或其他需要下方摄像头的功能。
只有在 GPS 工作正常时才能测试任务模式中的自主避障(飞行任务需要使用 GPS 配合)。 防撞功能需要在可获得位置的模式下进行测试,比如GPS或光流有比较好的定位。
UP Core 只能使用电池供电(请勿卸下 UP Core 电源安全盖)。
# 包装内容

该套件包含除电池和无线电控制系统之外的所有基本无人机硬件,这些必须单独购买:
核心组件:
- 一个Pixhawk 4飞控(包含定制化的PX4固件)
- 一个 PMW3901 光流传感器
- 一个 TOF 红外距离传感器(PSK‐CM8JL65‐CC5)
- 一个 Structure Core 深度相机
- 160 深度视图摄像机
- 立体红外摄像头
- 板载传感器
- 强大的 NU3000 多核深度处理器
- 一个 UP Core 计算机 (4GB 内存;64GB eMMC 带 Ubuntu 系统和 PX4 避障)
- Intel® AtomTM x5-z8350 (up to 1.92 GHz)
- 兼容的操作系统: Microsoft Windows 10 完整版本, Linux (ubilinux, Ubuntu, Yocto), Android
- FTDI UART 连接到飞控
USB1
:USB3-A 接口被用来从 USB2.0 储存器启动 PX4 避障环境(连接到 USB3.0 外设可能会导致GPS无法使用)。USB2
:USB 2.0 接口,用于连接 JST-GH 插接件。 可以用于第二个相机,LTE模块等。 (或开发期间使用的键盘/鼠标)。USB3
:USB 2.0 JST-GH 端口连接到深度摄像头HDMI
:HDMI 输出- SD 卡插槽
- WiFi 802.11 b/g/n @ 2.4 GHz (连接到外部1号天线)。 允许计算机进行 WiFi 家庭网络访问/更新。
机械规格:
- 框架:全 5mm 3k 碳纤纹
- 电机:T-MOTOR F60 PROⅢ KV1750
- 电调: BEHEli-S 20A ESC
- 桨:T6045
- GPS: Pixhawk4 GPS 模块
- 电源模块: Holybro PM07
- 轴距:286毫米
- 重量:854克(无电池和桨)
- 数传:连接飞行控制器的ESP8266(连接外部2号天线)。 实现与地面站的无线连接。
带有 Auterion 提供的预刷新软件的 USB2.0 盘,其附带:
- Ubuntu 18.04 LTS
- ROS Melodic
- Occipital Structure Core 相机 ROS 驱动
- MAVROS
- PX4 Avoidance 避障库 (opens new window)
各种导线、8个螺旋桨、2个电池带(已安装)和其他附件(可用于连接其他外围设备)。
# 其他注意事项
此外,用户也需要地面站硬件/软件:
- 电池:
- 带 XT60 母头的 4S 锂电池
- 长度小于115毫米(以适合电源插座和 GPS 支架之间的空间)
- 无线电控制系统
- 可以使用各种 PX4 兼容的遥控系统。
- 带有 R-XSR 接收机的 FrSky Taranis 发射机是一个受欢迎的配置。
- 一个 H2.0 头的内六角螺丝刀(用来打开顶部的螺丝来安装接收机)
当无人机按上述安装完成时:
- 可运行 QGC地面站(QGroundControl) (opens new window) 的笔记本电脑或者平板。
# 首次使用
将一个 兼容的遥控接收器 连接到无人机上(未随套件提供):
- 使用 H2.0 头的内六角螺丝刀移除/取消顶部板块(在电池进入的地方)。
- 将接收器连接到飞控。
- 重新安装上面的外壳。
- 在无人机背部安装RC 接收器(使用双面胶或其他)。
- 确保天线无障碍物阻挡并将天线和机架电隔离。例如,在减震板下方或机臂上。
Bind 遥控和接收机配对(如果尚未完成)。 配对方法程序取决于接收机和遥控器(读取接收器手册)。
GPS需要高于无人机,并固定到底板。
将套件中预先烧录好镜像的U盘插入 UP Core 的端口
USB1
(下面高亮的)用充好电的电池的为无人机供电。 :::note 连接电池前要移除螺旋桨。 :::
使用以下默认凭据将地面站连接到无人机WiFi网络(几秒钟后):
- SSID: pixhawk4
- 密码: pixhawk4
提示
WiFi 网络 SSID、密码和其他凭据可以在连接后更改(如果需要), 使用 web 浏览器打开 URL: http://192. 68.4.1
波特率不得从921600更改。
- 在地面站启动 QGroundControl。
- 配置/校准 无人机:
注解
无人机要进行预先校准(例如使用固件、机架、电池和传感器所有安装)。 您需要校准无线电系统 (您刚刚连接) 并且进行以下的基本检查。
螺旋桨按照下面的方向安装:
我们推荐的遥控设置为:
我们推荐的 RC 控制器开关定义为:
- 默认情况下,PX4 Vision Kit运行 localplanner ,这是您自己的软件的推荐起点。
- globalplanner 尚未用这个工具包测试。
- 降落计划器 需要一个向下的摄像头,并且必须先修改相机的安装座才能使用。
按如下所示旋转连接螺旋桨:
螺旋桨方向可以从标签中确定:6045 (顺时针) 和 6045 R (逆时针)。
使用随附的螺旋桨螺母将其拧紧:
# 测试飞行(带避障)
以下各节说明如何将工具包用作开发计算机视觉软件的环境。
连接电池来给载具供电
找到一个安全的户外位置进行飞行,最好是用树或其他方便的障碍测试PX4视觉。
提示
从U盘启动/开始的流程大概会要1分钟(从 内部存储 大概需要30s)
检查避障系统是否已经正常启动
使用套件中的 USB-JST电缆获取一个 USB A 连接器
如果键盘和鼠标具有单独的接口,则可以将USB集线器连接到电缆。
等待 GPS 的 LED 变成绿色。 这意味着无人机的GPS已定位并且准备好起飞!
将预先烧录的USB驱动器插入标有
USB1
的 UP Core 端口中。找到一个安全的户外位置进行飞行,最好是用树或其他方便的障碍测试PX4视觉。
测试 防止碰撞, 启用 位置模式 并手动向障碍飞行。 无人机应减速,然后在障碍物距离小于6米时悬停(通过 CP_DIST 参数,距离 可调整 )。
# 使用套件开发
PX4 避障 系统由计算机视觉软件组成,这种软件运行在一个配套的计算机上(附着的深度摄像头),为运行在一个 飞控上的 PX4 飞行堆栈提供障碍和/或航线信息
# PX4 避障概述
PX4 避障 系统由计算机视觉软件组成,这种软件运行在一个配套的计算机上(附着的深度摄像头),向运行在 飞行控制器 上的PX4飞行堆栈提供障碍和/或路线信息。
有关配套的计算机视觉/计划软件的文档可在github上的以下位置找到: PX4 / 避障 (opens new window)。 该项目提供了许多不同的规划程序实现(打包为ROS节点):
- 您需要通过 USB 将 QGroundControl 连接到套件的 Pixhawk 4 来更新固件。
- 加载新固件后选择 PX4 Vision DevKit 机架:
- 降落计划器 需要一个向下的摄像头,并且必须先修改相机的安装座才能使用。
您可以在 UP Core 上安装镜像,并从内部内存启动(而不是U盘)。
- UP Core Wiki (opens new window) - 机载计算机技术信息
- Occipital Developer Forum (opens new window) - 结构核心 相机信息
# 在机载计算机上安装镜像
建议这样做是因为从内部内存启动得更快。 释放USB端口,也能提供比U盘更多的内存。
将USB镜像刷新到UP Core:
首先插入所提供的 USB2.0 盘 UP 核心 端口标签 USB1
然后用4S电池给无人机供电。 避障系统应在大约1分钟内启动(这取决于所提供的U盘)。
要将USB映像刷到 UP Core :
- 将预先烧录的USB驱动器插入标有
USB1
的 UP Core 端口中。
登录到配套计算机<0> (如上所述)。
1 打开终端,然后运行以下命令将映像复制到内部存储器(eMMC)。 终端将在刷新过程中提示您一些响应。
cd ~/catkin_ws/src/px4vision_ros
sudo ./flash_emmc.sh
注解
执行此脚本时,将删除 UP Core 计算机中保存的所有信息。
1 拔出U盘。
1 重启无人机, UP Core 计算机现在将从内部内存(eMMC)引导。
# 开启机载计算机 {#boot_mission_computer}
首先将提供的 USB2.0 U盘插入标有 USB1
的 UP Core 端口,然后使用4S电池为无人机供电。 避障系统应在大约1分钟内启动(这取决于所提供的U盘)。
提示
带避障飞行的无人机 进一步说明了如何验证避障系统是否处于活动状态。
PX4 视觉的 UP Core 计算机为扩展PX4规避软件(以及更广泛地用于使用ROS2开发新的计算机视觉算法)提供了完整且配置完整的环境。 您可以在无人机上开发和测试您的软件,将其同步到自己的git存储库,并在github PX4/Avoidance (opens new window) 存储库上与更广泛的PX4社区共享所有修复和改进。
机载计算机一旦启动,就可以用作计算机视力开发环境和运行软件的环境。
# 登录机载计算机
按以下步骤登录到机载计算机:
通过端口
USB2
将键盘和鼠标连接到 UP Core:使用套件中的 USB-JST电缆获取一个 USB A 连接器
如果键盘和鼠标具有单独的接口,则可以将USB集线器连接到电缆。
- 连接显示器到 UP Core 的 HDMI 接口。
- 连接显示器到 UP Core 的 HDMI 接口。
Ubuntu 登录屏幕应显示在显示器上。
- 使用凭据登录到 UP Core:
- **用户名:**px4vision
- **密码:**px4vision
# 开发/扩展 PX4 避障功能
ROS 工作区位于 ~/catkin_ws
。 关于在 ROS 中开发和使用 catkin 工作区,请参阅 ROS catkin教程 (opens new window)。
catkin 工作区位于 〜/ catkin_ws
,并且已预先配置为运行 PX4 避障本地计划程序。 引导启动文件 (avoidance.launch
) 位于 px4vision_ros
软件包中(修改此文件以更改启动计划程序的文件)。
避障程序包在引导时启动。 要整合一个不同的计划,需要禁用此项。
使用以下指令禁用避障程序:
systemctl stop avoidance.service
您只需重启机器即可重启服务。
其他有用的指令是:
# restart service
systemctl start avoidance.service
# disable service (stop service and do not restart after boot)
systemctl disable avoidance.service
# enable service (start service and enable restart after boot)
systemctl enable avoidance.service
避障碍包的源代码可在 https://github.com/PX4/evidence 中查找,该代码位于
~/catkin_ws/src/evering
中。更改代码! 要获取最新的避障代码,请从避障仓库中提取代码:
git pull origin git checkout origin/master
构建软件包
catkin build local_planner
ROS 工作区位于 ~/catkin_ws
。 有关在 ROS 中进行开发以及使用 catkin 工作区的参考,请参见 ROS catkin教程 (opens new window)。
# 开发 PX4 固件
软件问题,请使用以下 社区支持频道:
软件问题,请使用以下社区支持频道:
- 您需要通过 USB 将 QGroundControl 连接到套件的 Pixhawk 4 来更新固件。
- 加载新固件后选择 PX4 Vision DevKit 机架:
注解
不需要 修改 PX4 代码即可满足大多数计算机视觉用例。 要讨论接口或如何集成其他功能,请加入PX4 slack 通道:#computer-vision。
# 其他拓展资源
可从 Holybro的网站 (opens new window) 下载载板的引脚 。
# 如何获得技术支持?
- UP Core Wiki (opens new window) - Up Core 机载计算机技术信息
- Occipital Developer Forum (opens new window) - 结构核心 相机信息
- Pixhawk 4 概述
- PX4 避障软件/文档 (opens new window)
- 路径规划接口
- Px4 Vision 载板引脚排列 (opens new window)
# 如何获得技术支持
硬件问题,请联系 Holybro:productservice@holybro.com.
软件问题,请使用以下社区支持频道: