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Pixhawk

概要

Pixhawk Pixhawk == PX4-FMUv2

  • Pixhawkはスイス連邦大学チューリッヒ校(チューリッヒ工科大学: ETH Zurich)発のプロジェクト。Lorenz MeierとMikeSによって始められ、DIYDronesから発展した3D Roboticsがハードウェアの製造パートナーであった。
  • ハードウェアもオープンソースであるため、多様なクローン・バリエーション・改良版が存在する。
  • 祖先としてPX4-FMUv1PX4-IOがある。
  • Pixhawkは、PX4-FMUとPX4-IOを1つのボードにまとめたもので、型番もPX4-FMUv2 (FMU = Flight Management Unit)。
  • AR.Drone専用のPX4IOとして、PX4IOARもある。
  • 168MHz 32bit STM32F427 Cortex M4 プロセッサ、256KB RAM。
  • Pixhawkは、ヒロセのDF13コネクターを採用しているが、これはサーフェースマウント用のコネクターであり、頻繁に抜き差しすることは想定されていないため使いにくく、新しい設計はClickMate等に移行しつつある。

シリアルポート

  • Pixhawkには物理シリアルポートが4、論理ポートが5つある
  • Serial 4/5と表示のあるポートが2台目のGPSで埋まっていなければ、ここからテレメトリー(MAVLink)を出力可能(4と5は同じ物理ポートに集約。port 5はデバッグコンソール専用)
  • APM側の設定は、SERIAL4_PROTOCOLパラメーター(MAVLink = 1)とSERIAL4_BAUDをセットすればOK

拡張Bus

  • 外部GPSや外気速度センサー等は、現時点ではI2C、SPI、UARTバスを使ったモジュールが多い
  • 今後はCANバスの製品が増える傾向にある
  • Pixhawk、PXF、その他クローン各種全て、上記バス規格に対応

センサー

  • 新しいボードでは加速度センサー、ジャイロ、コンパス等が多重化され、それぞれ複数のユニットを搭載する傾向にある

RC入出力

  • Pixhawkの受信機からの入力は1つ(RCと記されているポートがSPPMとSBUS入力兼用)
  • PPM-SUMのチャンネル数は8chまで
  • Pixhawkには、PPM/SBUS入力とは別に、RSSI入力/SBUS出力兼用ポートもあるが(SBUSと記されているポート)、SBUSアウトは未だ実装されていない?

  • 受信機のFailsafeは、Firmware側で値を設定して検出可能。高度や距離等によって、RTL、そのまま着陸等指定可能

電源

  • Pixhawkの入力電圧は、パワーモジュール、サーボーレール、USB電源、全て 4.1V ~ 5.7V。
  • 優先度: Power Module > Servo Rail > USB
  • Power Moduleの入力電圧が上記範囲を超えると、Servo Railの入力をチェックし、そちらが定格以内であればServo Railに切り替わる。
  • Servo Railも定格外の電圧であれば、次にUSBをチェックし、USBも定格外であれば(通常フライト中はUSBなしなので0.0Vで範囲外判定)リブートし、ハードウェアのイニシャライズ時に各入力電圧が定格内になければ起動しない。
  • なお、定格外では正常に動作しないが、回路自体を損傷することなく耐えられる電圧範囲は、パワーモジュールとサーボーレールが 0V ~ 20V、USBが 0V ~ 6V。
  • サーボーレールはハイパワーサーボやデジタルサーボにも対応。ただし、ハイパワーサーボの場合はサーボレールに高電圧が加わり、デジタルサーボの場合はオーバーシュートが酷いため、どちらの場合もサーボレールをバックアップ電源として使用不可。

トラブルシューティング

  • 特定のUSB 3.0チップとの相性が悪い。PC側に2.0のポートがあれば、そちらに接続することで解決する場合がある

参考資料

http://ardupilot.org/ardupilot/docs/common-history-of-ardupilot.html