机器人开发--PX4 Autopilot介绍

  • 1 简介
  • 2 历史
  • 3 Pixhawk、PX4、APM 、 ArduPilot关系
  • 4 各家飞控对比
  • 参考

1 简介

  • PX4 是一款专业级飞控。 它由来自业界和学术界的世界级开发商开发,并得到活跃的全球社区的支持,为从竞速和物流无人机到地面车辆和潜水艇的各种载具提供动力。
  • 无人机是无人驾驶的“机器人”设备,可以远程或自动控制。
  • 无人机可被用于 消费级、工业级、政府、军工应用 (opens new window)。 这包括(非详尽):航空摄影/录像,载货,竞速,搜索和测绘等。

2 历史

  • 2005年,一个意大利开发团队开发出了一款Arduino开源电子原型平台,其团队根据Arduino方便开发、源码开源特性、衍生出Ardupilot和WMC等产品。
  • 2007年 Chris Anderson 创立一个DIY Drones网络社区 https://diydrones.com/
  • 2008年 Jordi 制作了一个可以自动飞行的传统直升机无人机并赢得了第一届Sparkfun AVC大赛.,并将源码上传到了 DIY Drones网络社区 中。
  • 2009年 Chris Anderson 和 Jordi 二人合作成立了 3D Robotics(3DR) 公司
  • 2009年5月 Jordi在3D Robotics 发布了第一款Ardupilot 红色飞控主板,之后几年陆续更新了APM1、APM2、APM2.5/2.6三款开源飞控硬件系统,然而APM的硬件系统也因为其8位的处理器系统高负荷运行而走下神坛。
  • PX4是由苏黎世理工的计算机视觉与几何实验室的一个软硬件项目PIXHAWK演变而来,目的在于为学术、爱好和工业团体提供一款低成本高性能的高端的自驾仪。
  • PIXHAWK的硬件由PX4FMU/PX4IO两部分构成,它是双处理器结构,一个擅长于强大运算的32 bit STM32F427 Cortex M4 核心 168 MHz/256 KB RAM/2 MB Flash处理器,还有一个主要定位于工业用途的协处理器32 bit STM32F103,它的特点就是安全稳定,在主处理器宕机后保障安全。在APM硬件不能满足使用需求后,3DR和PX4团队进行了合作,在2013年11月共同发布了Pixhawk,而原来的ardupilot也被移植到pixhawk上进行运行,也叫apm for pixhawk,而PX4团队为pixhawk设计的飞控软件叫PX4,从此之后,ardupilot和px4在硬件以及底层系统上基本实现了统一。
  • 2014年10月,Dronecode基金会开始启动,其同时对Ardupilot和PX4两大开源飞控进行支持和运行,虽然两者都共同使用pixhawk作为硬件平台,但是由于Ardupilot发展历史比较悠久,对各类型的机型以及水下航行器、小车都具有非常好的支持,而px4因为发展时间短暂,在2016年以前都只能支持部分机型。然而2016年8月,Dronecode的董事会成员,ArduPilot的团队领袖之一Philip Rowse向Dronecode会员公司发送了一封内部邮件,公布了Ardupilot即将离开Dronecode的决定。至于为何要离开,应该是跟Dronecode的会员制度有关,另外一个也跟两大开源飞控不同的开源协议有关,PX4的是BSD协议,而Ardupilot的是GPL协议,两者最大的区别在于BSD协议可以将开源软件二次开发后用作商业用途,而GPL协议不允许修改后和衍生的代码做为闭源的商业软件发布和销售,所以如果是公司要使用开源飞控作为产品开发的话应该选取PX4更为合理。
  • 自此,PX4作为Dronecode基金会唯一支持的开源飞控项目,也得到了更好的发展,但作为PX4和Ardupilot两款开源飞控的使用者和开发者来说,Ardupilot的功能更为全面,稳定性也要更好一些,软件中存在的逻辑问题也要少一些,而PX4中存在更多的问题,比如对于着陆的判断条件、航线航段的切换中都存在一些问题,需要后续优化,但是在软件的架构上PX4要明显优于Ardupilot,模块更加独立,架构更加清晰,模块之间数据的传递也更加明确。
  • 开源飞控的发展集合了数百上千个优秀开发者的智慧,这才能在短短的几年时间内开发出功能如此强大的产品,虽然往后Ardupilot和PX4会以不同的方式推动开源飞控的发展,但是我相信会有更好的明天在等待着我们去探索,这是许许多多飞控爱好者们的共同愿景。在人工智能技术、图像识别技术飞快发展的今天,开源飞控也会很快出现视觉导航、视觉避障、多机协同、目标跟踪等先进方向的开发者,这是一个有期待的时代。

3 Pixhawk、PX4、APM 、 ArduPilot关系

  • Pixhawk 是飞控硬件平台
  • PX4 和 ArduPilot 都是开源的可以烧写到 Pixhawk 飞控中的自驾仪软件,PX4 称为原生固件,专为 Pixhawk 打造。
  • APM(Ardupilot Mega)早期也是一款自驾仪硬件,到 APM3.0 版本,这款基于 Arduino Mega 的 自驾仪已经走到了它的终点。
  • ArduPilot 早期是 APM 自驾仪的固件,Pixhawk 作 为 APM 的升级版,也兼容 ArduPilot 固件,APM 自驾仪卒了之后,ArduPilot 现 在全面支持 Pixhawk,现在大家亲切的称 ArduPilot 固件为 APM。

4 各家飞控对比

拿出珍藏多年的图,证明我也算搞过四旋翼。

对比空了再加。

参考

1、PX4 Autopilot User Guide
2、px4讲解(一)历史起源
3、github–PX4/PX4-Autopilot
4、PX4学习笔记
5、创客制造–PX4用户指南
6、gitee–DimianZhan社区 / PX4固件
7、无人机PX4基本概念(一)
8、四旋翼无人机飞行器基本知识(四旋翼无人机结构和原理+四轴飞行diy全套入门教程)

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