طائرة بروميثيوس P450 للبحث العلمي والتدريس بدون طيار - مصدر مفتوح AI Orinnx SpireCV منصة تطوير صناعية قابلة للبرمجة يمكنك صنعها بنفسك بدون طيار

ملخص

ال طائرة بدون طيار Prometheus P450 للبحث العلمي والتدريس هو شامل منصة تطوير مفتوحة المصدر تم تصميم هذه الطائرة بدون طيار رباعية المراوح، التي تم بناؤها على إطار F450 القوي، لتدمج أجهزة متطورة، بما في ذلك الكمبيوتر المدمج NVIDIA Jetson Orin NX بقوة حوسبة 100 TOPS، وكاميرات Intel RealSense للعمق والتتبع، و2D LiDAR، وبطارية عالية السعة 5000 مللي أمبير في الساعة. من خلال دعم أوضاع التحكم المتقدمة والتصور في الوقت الفعلي وتخطيط المسار باستخدام خوارزميات رؤية SpireCV وEGO-Planner، فهي توفر تنوعًا للتطبيقات عالية الدقة الداخلية والخارجية. تشمل الميزات الإضافية تجنب العوائق بشكل مستقل وتتبع رمز الاستجابة السريعة والتكامل السلس مع نظام Prometheus Ground Station، مما يجعلها أداة قوية لتطوير الذكاء الاصطناعي والتعليم وبرمجة الطائرات بدون طيار.

الميزات الرئيسية

1. إطار قوي
   تم تصميمه على إطار رباعي الدوارات F450 القوي لتحقيق الاستقرار الموثوق به.

2. الحوسبة عالية الأداء
   مجهز ببطاقة NVIDIA Jetson Orin NX التي توفر 100 TOPS من قوة الحوسبة بالذكاء الاصطناعي.

3. أجهزة استشعار متقدمة
   تتضمن كاميرات Intel RealSense D435i وT265، و2D LiDAR، ووحدات التدفق البصري.

4. تحديد المواقع بدقة
   تحديد المواقع باستخدام Viobot المدعوم من RTK وGPS وSLAM لتحسين الدقة.

5. أوضاع التحكم المتعددة
   يدعم 8 أوضاع تحكم، بما في ذلك تتبع الموضع والسرعة والمسار.

6. منصة مفتوحة المصدر
   يعتمد على ROS مع واجهات تطوير ثانوية واسعة النطاق.

7. محطة أرضية متكاملة
   محطة بروميثيوس الأرضية للمراقبة والتحكم والتصور في الوقت الفعلي.

8. التطبيقات الداخلية والخارجية
   مُصمم للاستخدام عالي الدقة في البيئات الداخلية والخارجية.

9. بطارية قوية
   بطارية عالية السعة 5000 مللي أمبير للتشغيل لفترات طويلة.

10. قابلة للتوسع والبرمجة
    يدعم MATLAB Simulink و SpireCV SDK لتطوير خوارزمية مخصصة.

تحديد

معلمات الأجهزة

مواصفات الطائرة بدون طيار

فئة	تفاصيل
نوع الطائرة بدون طيار	طائرة رباعية المراوح
وزن الإقلاع (تقريبًا)	2.044 كجم (بما في ذلك البطارية)
قاعدة العجلات القطرية	410 ملم
أبعاد	الطول: 290 مم، العرض: 290 مم، الارتفاع: 240 مم
الحد الأقصى لوزن الإقلاع	2.2 كجم
وقت التحويم	حوالي 10 دقائق
دقة التحويم	وضع RTK: عمودي ±0.15 متر، أفقي ±0.1 متر
تحديد المواقع GPS	عمودي ±0.5 متر، أفقي ±0.8 متر
دقة T265	±0.05م
درجة حرارة التشغيل	6 درجة مئوية إلى 40 درجة مئوية

---

كمبيوتر على متن الطائرة - Allspark

فئة	تفاصيل
اسم	كمبيوتر Allspark-Orin NX المدمج
نموذج	IA160_V1
وزن	حوالي 188 جرام
أبعاد	102.5 مم × 62.5 مم × 31 مم (بما في ذلك المروحة)
المعالج	بطاقة الرسوميات NVIDIA Jetson Orin NX
ذاكرة	16 جيجابايت من ذاكرة LPDDR5
قوة الحوسبة	100 توبس
وحدة معالجة الرسوميات	32 نواة Tensor، وحدة معالجة رسومية NVIDIA Ampere ذات 1024 نواة
وحدة المعالجة المركزية	وحدة معالجة مركزية Arm® Cortex®-A78AE v8.2 64 بت 8-core (ذاكرة تخزين مؤقتة 2 ميجابايت L2 + 4 ميجابايت L3)
SSD	128 جيجابايت (واجهة M.2 مدمجة، قابلة للتوسعة)
إيثرنت	100 ميجابايت في الثانية x2 (منفذ مستقل واحد، منفذ تبديل واحد)
واي فاي	2.4 جيجا هرتز

كمبيوتر على متن الطائرة - Viobot

فئة	تفاصيل
اسم	فيوبوت
وزن	94 جرام
أبعاد	82 مم × 75 مم × 23 مم
المعالج	ر ك3588
ذاكرة	4 غيغابايت
قوة الحوسبة	حوالي 5 توبس
التخزين (eMMC)	16 جيجا بايت
إيثرنت	1000 ميجابايت في الثانية (تكيفي)
واي فاي	2.4 جيجا هرتز

---

بطارية الطاقة

فئة	تفاصيل
أبعاد	130 مم × 65 مم × 40 مم
وزن	470 جرام
جهد قطع الشحن	16.8 فولت
الجهد الاسمي	14.8 فولت
القدرة المقدرة	5000 مللي أمبير

---

جهاز التحكم عن بعد

فئة	تفاصيل
نموذج	أموفلاب كيو إي-2
جهد التشغيل	4.5 فولت - 9 فولت
القنوات	8
نقل الطاقة	<20 ديسيبل ميلي واط
وزن	410 جرام
أبعاد	179 مم × 81 مم × 161 مم

---

رابط التواصل

فئة	تفاصيل
نموذج	ميني هومر
تكرار	نطاق فرعي 1G
جهد التشغيل	12 فولت
مسافة الإرسال	1200م
النطاق الترددي	7 ميجا هرتز

---

شاحن

فئة	تفاصيل
جهد الإدخال	تيار مستمر 9 فولت - 12 فولت
الحد الأقصى لقوة الإخراج	25 واط
الحد الأقصى لتيار الإخراج	1500 مللي أمبير
دقة العرض	±10 م فولت
أبعاد	81 مم × 50 مم × 20 مم
وزن	76 جرام

كاميرا العمق

فئة	تفاصيل
نموذج	كاميرا العمق Intel® RealSense™ D435i
تقنية العمق	الأشعة تحت الحمراء الاستريو النشطة
تقنية التصوير العميق	مصراع عالمي
عمق مجال الرؤية (أفقي × عمودي)	86°×57° (±3°)
دقة العمق ومعدل الإطارات في الثانية	1280x720، 90 إطارًا في الثانية (الحد الأقصى)
تقنية التصوير بالألوان RGB	مصراع دوار
دقة RGB ومعدل الإطارات في الثانية	1920x1080، 30 إطارًا في الثانية (الحد الأقصى)
مجال رؤية RGB (أفقي × رأسي)	69°×42° (±1°)
الحد الأدنى لمسافة العمق	0.105م
الحد الأقصى للمدى	حوالي 10م
أبعاد	الطول: 90 مم، العرض: 25 مم، الارتفاع: 25 مم
وزن	72 جرام

---

كاميرا ستيريو

فئة	تفاصيل
نموذج	كاميرا التتبع Intel® RealSense™ T265
مستشعر العمق	كاميرات مزدوجة (يسار ويمين)
دقة العمق	848 × 800
مدى العمق	0.2م~5م
دقة الكاميرا	800x848 (لكل كاميرا)
معدل الإطارات	30 إطارًا في الثانية
تنسيق الصورة	ي8
واجهة البيانات	يو اس بي 3.1 الجيل 1 النوع C
وزن	55 جرام
أبعاد	الطول: 108 مم، العرض: 25 مم، الارتفاع: 13 مم

وحدة التدفق البصري

فئة	تفاصيل
وزن	5.0 جرام
أبعاد	29 مم × 16.5 مم × 15 مم
نطاق القياس	0.01م - 8م
مجال الرؤية الأفقي	6°
مجال الرؤية العمودي	42 درجة
قوة	500 ميغاواط
جهد التشغيل	4.0 فولت - 5.5 فولت
مسافة العمل الفعالة	>80 مم
واجهة الإخراج	يو آر تي

---

مستشعر الليدار

فئة	تفاصيل
نموذج	مستشعر ليدار S3M1-R2
سيناريوهات التطبيق	مناسب للبيئات الداخلية والخارجية، قدرة موثوقة على مقاومة أشعة الشمس (≥80Klux)
نطاق القياس	الأجسام البيضاء: 0.05م~40م (انعكاسية 70%)
	الأجسام السوداء: 0.05 م~15 م (انعكاسية 10%)
	الأجسام السوداء: 0.05 م~5 م (انعكاسية 2%)
الدقة الزاوية	0° ~ 1.5°
تردد أخذ العينات	32 كيلو هرتز
تردد المسح	نموذجي: 10 هرتز، 10~20 هرتز
الدقة الزاوية	نموذجي: 0.1125 درجة، 0.1125 درجة~0.225 درجة
واجهة الاتصال	TTL UART
معدل النقل	1 مليون
دقة المدى	±30 مم
دقة المسافة	10 ملم
جهد مصدر الطاقة	5 فولت
وزن	حوالي 115 جرام
درجة حرارة التشغيل	10 درجة مئوية ~ 40 درجة مئوية

معلمات البرنامج

كمبيوتر على متن الطائرة

فئة	تفاصيل
نموذج	جيتسون أورين NX
نسخة كودا	11.4.315
نظام التشغيل	أوبونتو 20.04
مجموعة أدوات Realsense	2.50.0
اسم المستخدم	أموف
نسخة ROS	عقلي
كلمة المرور	أموف
نسخة OpenCV	4.7.0
نسخة L4T	35.2.1
إصدار Realsense ROS	2.3.2
نسخة Jetpack	5.1

---

برنامج بروميثيوس

فئة	تفاصيل
إصدار	الإصدار 2.0

---

نظام محطة بروميثيوس الأرضية

فئة	تفاصيل
إصدار	v1.24.01.08 (بناءً على سجلات ويكي الرسمية)

قائمة التعبئة

اسم	نموذج	الكمية/الوحدة
إطار	طابعة متعددة الوظائف الإصدار 1	1
جهاز التحكم في الطيران	بيكس هوك 6C	1
جهاز التحكم عن بعد	أموفلاب كيو إي-2	1
وحدة الاتصالات	ميني هومر	2 أزواج
لوحة توزيع الطاقة	/	1
خروج	4 في 1 ESC	1
وحدة التدفق البصري	إم تي إف-01	1
المحرك	2312 960 كيلو فولت	4
المراوح	10 بوصة	2 أزواج
كمبيوتر على متن الطائرة	أول سبارك أورين NX	1
كاميرا عمق ستيريو	إنتل D435i	1
كاميرا عمق ستيريو	إنتل T265	1
ليدار	س3م1-ر2	1
بطارية	FB45 4S 5000 مللي أمبير	1
وحدة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)	نظام تحديد المواقع العالمي (جي بي إس) M8N	1
وحدة RTK	هوائي RTK	1
كابل هوائي GNSS	كابل هوائي GNSS	1
شاحن	بي دي 60	1
كابل الشبكة	1.5م	1
حبل السلامة	50م	1
كابل البيانات	من النوع أ إلى النوع ج	2
شهادة	/	1 ورقة

ملحوظات:

نحن نقدم أيضًا نماذج كمبيوتر Viobot على متن الطائرة. لمزيد من التفاصيل، يرجى الاتصال بخدمة العملاء.

اسم الحزمة	التكوين 2	تكوين 3
اسم الموديل	P450_فيوبت	P450_RTK_Allspark2_T265_S3_D435i
سيناريوهات الاستخدام	داخلي: √ خارجي: √	داخلي: √ خارجي: √
منصة الطيران	اف450	اف450
كمبيوتر على متن الطائرة	فيوبوت: √ Allspark2: ×	فيوبوت: × أولسبارك2: √
طرق تحديد المواقع	RTK: × GPS: √	RTK: √ نظام تحديد المواقع العالمي (GPS): √
كاميرا العمق	T265: × D435i: ×	T265: √ D435i: √
ليدار	س3م1-ر2: ×	س3م1-ر2: √
الاستخدام الموصى به	التحكم في الاستخدام الداخلي والخارجي	استخدام عالي الدقة في الأماكن المغلقة والمفتوحة
سمات	تطبيقات التحكم في الطائرات بدون طيار	تطبيقات التحكم في الطائرات بدون طيار، التتبع البصري، تجنب العوائق البصرية، بناء RTAB-Map، بناء Octomap، تجنب العوائق باستخدام LiDAR

تفاصيل

منصة تطوير الطائرات بدون طيار Prometheus 450 البحثية

إطار F450

• هيكل قوي وموثوق به مع استقرار عالي.

الحوسبة القوية

• يوفر ما يصل إلى 100 TOPS من قوة الحوسبة ذات الفاصلة العائمة.

نقل الصور والتحكم المتكامل

• يقوم بدمج إشارات وحدة التحكم في وحدة نقل الصور المتكاملة، مما يحقق مسافة نقل تصل إلى 1 كم.

---

بروميثيوس 450 (اختصارًا P450) هي طائرة رباعية المراوح متوسطة الحجم مصممة للتطبيقات الداخلية والخارجية. استنادًا إلى منصة F450، فهي تدمج LiDAR ثنائي الأبعاد وكاميرات عمق ستيريو وأجهزة استشعار متقدمة أخرى. تأتي مع خوارزميات بصرية SpireCV ونظام الطائرات بدون طيار المستقل Prometheus لتحقيق تتبع الهدف وتخطيط المسار.

مع إضافة تخطيط مسار EGO-Planner وإمكانيات محطة Prometheus الأرضية الاحترافية، فإنه يدعم التصور في الوقت الفعلي والعمليات المبسطة والنشر السريع.

تطبيق التحكم بالطائرات بدون طيار

تعمل وحدة التحكم في الطائرة بدون طيار كـ "جسر" بين خوارزميات البرمجيات والطائرات بدون طيار، حيث توفر تثبيت الموضع الأولي، وتثبيت نقطة المسار، والنزول، والحركة، وحالات التحكم الأخرى. وهي تتضمن ستة أوضاع تحكم فرعية للتحكم في الموضع والسرعة والتحكم الهجين في الموضع والسرعة في إطار بالقصور الذاتي والجسم، إلى جانب أوضاع تتبع المسار والتحكم الحلزوني، مما يشكل إجمالي ثمانية أوضاع تحكم.

تتبع نقطة رمز الاستجابة السريعة في الأماكن الداخلية/الخارجية (مكتبة رؤية SpireCV)

يستخدم مكتبة رؤية SpireCV لبرامج التعرف على رمز الاستجابة السريعة ويتكامل مع واجهة التحكم Prometheus. عند إقرانه بمحطة أرضية احترافية، فإنه يحقق وظيفة تتبع نقاط رمز الاستجابة السريعة في الأماكن المغلقة والمفتوحة.

مخطط الأنا الداخلي/الخارجي

يدعم مدخلات أجهزة مختلفة، مثل كاميرات العمق أو أجهزة LiDAR ثنائية الأبعاد. يدمج خوارزمية تخطيط المسار EGO-Planner لتحقيق تجنب العوائق ويوفر خوارزمية رسم الخرائط Octomap. عند دمجه مع محطة أرضية احترافية، فإنه يتيح تخطيط المسار بشكل مستقل.

نظام برمجي Prometheus V2

تم بناء منصة التطوير على إطار عمل مفتوح المصدر ROS وPrometheus، وتتميز بوظائف غنية وقدرات مدمجة. كما توفر واجهات تطوير ثانوية وفيرة للتطوير الفعّال. وتدعم مدخلات البيانات مثل معلومات الموقع وأوضاع الطيران وحالة البطارية ووحدة قياس القصور الذاتي وأجهزة استشعار الكشف عن حالة الطائرة بدون طيار، وتوفر بيانات للتحكم في الموقع والسرعة والتسارع والوضعية. كما تتضمن أمثلة لواجهات التطوير الثانوية.

بالإضافة إلى ذلك، تم تجهيز النظام بميزات أمان للنزول المستقل وتجنب العوائق أثناء حالات الطوارئ، مما يقلل المخاطر ويضمن عمليات أكثر أمانًا.

---

مكتبة رؤية SpireCV

مكتبة الرؤية SpireCV عبارة عن مجموعة أدوات تطوير برمجيات متخصصة مصممة لأنظمة الرؤية الذكية. تتضمن ميزاتها الأساسية التحكم في الطائرات بدون طيار/الكاميرات، وتخزين الفيديو، والدفع، وتتبع الهدف، والتعرف عليه، والتتبع. وهي توفر لمطوري أنظمة الطائرات بدون طيار الذكية كفاءة عالية ودقة وواجهات سلسة.

يدعم هذا النموذج بشكل خاص وظائف تتبع النقاط وتجنب العوائق المستندة إلى YOLO.

نظام محطة بروميثيوس الأرضية

محطة بروميثيوس الأرضية عبارة عن واجهة تفاعلية للطائرات بدون طيار، تم تطويرها باستخدام Qt وتستند إلى نظام بروميثيوس. تستخدم المحطة الأرضية اتصالات TCP/UDP، مما يتجنب التكوينات المعقدة لاتصالات ROS1 متعددة الآلات.

تتيح هذه المحطة الأرضية للمستخدمين تكرار وظائف مختلفة لنظام بروميثيوس بسرعة، مما يتيح مراقبة حالة الطائرة بدون طيار في الوقت الفعلي. كما تدعم عمليات مثل الإقلاع والهبوط والتحكم في الموقع بنقرة واحدة.

مجموعة أدوات MATLAB (اختياري)

مجموعة أدوات Matlab هي إحدى الوحدات الفرعية لمشروع Prometheus. توفر هذه الوحدة برامج متعددة كأمثلة لخوارزميات التحكم في الطائرات بدون طيار باستخدام Simulink. من خلال مجموعة أدوات Matlab ROS، يتم إنشاء رابط اتصال بين Matlab (Simulink) وROS.

يُستخدم بشكل أساسي في تصميم واختبار وتطوير خوارزميات التحكم في الطائرات بدون طيار وخوارزميات التحكم في السرب، فضلاً عن تصميمات وحدات التحكم. ويدعم التطوير الثانوي باستخدام برامج وواجهات Matlab/Simulink. ويتيح المحاكاة والتجارب في الوقت الفعلي (دون الحاجة إلى تنزيل البرامج على الطائرة بدون طيار)، مما يوفر خوارزميات أمثلة وفيرة.

وحدة تحديد المواقع Viobot

(ينطبق على موديلات P450 Viobot)

يستخدم Viobot شريحة RK3588 المحلية من Rockchip، المجهزة بقوة حوسبة تبلغ 6 TOPS وأداء متبقي بنسبة 70%.يوفر Viobot انفتاحًا أعلى، مما يسمح بالوصول المباشر إلى بيانات IMU لتشغيل خوارزميات SLAM مخصصة. أداء تحديد المواقع الخاص به مستقر ومفتوح بدرجة كافية، ويمكن اعتباره بديلاً محليًا جيدًا لـ T265، حيث يلبي احتياجات تحديد المواقع للعملاء.