NXP HoverGames: открытая дрон‑платформа и соревнование по кодингу

Платформа разработки дронов NXP HoverGames — модульное, карточного размера аппаратно‑программное решение, уполномачивающее разработчиков строить автономные транспортные средства — от потребительских дронов до продвинутых БПЛА и роверов.

Каждый комплект поставляется с полностью собранным референс‑дроном, включающим Flight Management Unit (FMU). Участники начинают с прохождения простых туториалов для понимания железа, затем регистрируются на виртуальные софт‑челленджи — некоторые из которых требуют квалификации.

Спроектированная для гибкости, платформа поддерживает робототехническое исследование, прототипирование алгоритмов управления, защищенные протоколы коммуникации и может расширяться дополнительными сенсорами или поддерживающими компонентами.

«Мы построили дрон как комплект разработки, потому что это именно цель для любого, кто хочет экспериментировать», — говорит Иайн Гэллоуэй, NXP Systems Innovation Lead. «Запуская HoverGames, мы расширили софт‑экосистему, предложив социальную тему — "Fight Fires with Flyers" — вызывающую кодеров придумать софт‑решения для первых респондеров, а не просто полетную производительность».

БПЛА драматично эволюционировали за прошедшее десятилетие, переходя из нишевых военных инструментов в широко доступные потребительские и коммерческие устройства. Сегодня дроны часто входят в аварийные респонс‑киты, доставляя припасы или собирая ситуационную осведомленность во время катастроф. Как подключенные устройства, они также несут вызовы безопасности данных — многие были спроектированы до того, как кибер‑угрозы стали мейнстримом.

Ядром комплекта является процессор NXP под Linux с OpenCV, в связке с массивом сенсоров, формирующих Inertial Measurement Unit (IMU) и предоставляющих интерфейсы для CAN, automotive Ethernet и модулей безопасности.

В Challenge 1 комплект — называемый KIT‑HGDRONEK66 — включает полетный контроллер FMUK66, работающий на NuttX RTOS и PX4 flight stack. Он также включает полный набор сенсоров, необходимых для автономного полета.

Challenge 2 вводит компаньон‑компьютер, NavQ (8MMNavQ), построенный на NXP i.MX 8M Mini SoC. Этот Linux‑базированный визионный процессор предлагает аппаратное ускорение видео‑кодирования и поддерживает OpenCV, ROS, Python и MAVSDK.

Полетный контроллер поддерживает стабильность аппарата и открыт, позволяя разработчикам добавлять внешние сенсоры для адаптации возможностей дрона.

Питание поставляется LiPo батареей, и требуется страна‑специфичная телеметрическая радиостанция. Через телеметрию операторы получают живые полетные данные, могут загружать автономные вэйпойнты и модифицировать миссии на лету. Телеметрия передается на наземную станцию и логируется на борту (см. Рисунки 1 & 2).

Рисунок 1: Блок‑диаграмма комплекта KIT‑HGDRONEK66

Рисунок 2: компоненты комплекта KIT‑HGDRONEK66

Блок RDDRONE‑FMUK66 полета работает на PX4.org flight stack — индустриально‑стандартном, BSD‑лицензированном фреймворке, поддерживающем BLDC моторный контроль, GPS и другие позиционирующие сенсоры для автономной навигации. Он полностью совместим с QGroundControl, доступным на десктопе и как мобильное приложение для Android и iOS.

Железные спецификации: NuttX RTOS на NXP Kinetis K66 MCU (ARM Cortex‑M4 @ 180 МГц, 2 МБ флеш), сенсоры NXP, авто CAN‑шины трансиверы, и двухпроводной 100BASE‑T1 Ethernet трансивер TJA110x.

Другие компоненты комплекта: DC‑to‑DC питание модуль, GPS NEO‑M8N, предохранитель, зуммер, RGB статус LED, SEGGER J‑Link EDU Mini/FTDI USB‑TTL‑3V3 кабель, BLDC моторы 2212 920 kV, и 40 А OPTO ESC.

Рисунок 3: Блок полета RDDRONE‑FMUK66 — вид сверху

Рисунок 4: Блок полета RDDRONE‑FMUK66 — вид снизу

После сборки шасси предлагает пространство для Rapid IoT адаптера или NavQ i.MX 8M Mini, превращая дрон в визионную‑обрабатывающую платформу с Linux, OpenCV и ROS.

«Одной из самых ценных сторон этого решения является его открытость», — говорит Гэллоуэй. «В отличие от многих коммерческих дронов, выставляющих только API, наш полный полетный контроллер и компаньон‑компьютер — открытое железо и софт. Эта прозрачность позволяет разработчикам инновировать, итерировать и в конечном счете строить коммерческий продукт вокруг этого».

Комплект стоит $450, с дополнительными скидками для разработчиков, участвующих в программах HoverGames.

HoverGames поощряет участников писать код, расширяющий функциональность дрона, и соревноваться в веселых софт‑рейсинг челленджах. Комьюнити поддержка через PX4 Slack канал, GitHub и GitBook, где разработчики могут коллаборировать и получать гайданс от NXP.

Челленджи оформлены вокруг реальных социальных проблем — таких как симуляция уборки мусора, мониторинг дикой природы, реагирование на катастрофы, смягчение здравоохранительных кризисов и защита окружающей среды. Участникам поручено проектировать софт‑решения, способные сделать осязаемую разницу.

HoverGames Challenge 2, بعنوان «Help Drones Help Others in Pandemics», только что запущен. Он добавляет визионный компьютер NavQ и зовет участников придумать дрон‑базированные решения для доставки лекарств, коммуникаций первых респондеров или агро‑мониторинга во время дефицита рабочей силы.

Челлендж открыт для регистрации на https://www.hackster.io/contests/hovergames2.

>> Эта статья изначально публиковалась на нашем сестринском сайте, EE Times Europe.