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AGUL
AR.Droneカスタマイズシステムを用いた遠隔農地管理プロジェクト

紹介システム UC-winシミュレーション

 はじめに
AGULは、農業支援を目的にAR. Drone(Parrot社)をカスタマイズしたシステムです。カメラや温度センサ、湿度センサを使い、上空から情報を収集することで、農作物の生育状況や害虫の確認などを行い、農地の管理をサポートします。搭載したカメラからリアルタイムで周囲の映像を送信できるため、障害物越や、自宅などの離れた場所からの操縦も可能です。

用途 センサ
農地管理、環境測定 FLY-DVカメラ、温度センサ、湿度センサ
飛行管理 GPS、9DOF IMU、赤外線測距離センサ
飛行制御(AR.Drone) 6DOF IMU、超音波高度計、フロントカメラ、高速カメラ
■表1 AGULカスタムモデル 搭載センサ
 システムの特長
AR.Drone(図1、2)はスマートフォンやiPodから操作可能なホビー向けのクアッドコプターです。AGULではパソコン上のインターフェースからマウスやキーボードで操作を行い、通信情報などのデータはWi-Fiを使って無線でやり取りします。内蔵コンピュータによって自動でバランスを制御するため、上昇、下降、前後左右への移動の他、その場で旋回するなど高度な動きも簡単に実現できます。

AGULでは3種類のカメラを使います。FLY-DVカメラは農地管理、記録用映像の撮影に使用します。QVGA(1280*960)のインターバル撮影(5秒毎に自動撮影)や、VGA(640*480)の動画撮影が可能です。フロントカメラと高速カメラは解像度こそFLY-DVカメラに劣るものの,映像をリアルタイムに表示します。フロントカメラや高速カメラを使って確認し、FLY-DVカメラで詳細を記録します。

飛行管理にはGPSと9DOF IMU(軸慣性計測装置 / Inertial Measurement Unit)を使います。GPSはAR.Droneの位置を測定します。予定のルートに合わせて移動したり、農地の外へ飛び出ることを防ぎます。9DOF IMUは、加速度、ジャイロ、地磁気を測定することで、AR.Droneの方向を確認します。赤外線の測距離センサは、前方との距離を測定することで、障害物へ衝突を回避します。これらのセンサ情報は、トランシーバを使い無線で通信します。Wi-Fiの通信距離は50m程度ですが、無線を使うことで離れた位置からデータを取得できます。

カメラやセンサの制御にはmbed(NXP)を使います。mbedは小型のコンピュータモジュールで、測定した農地の情報を整理したり、操作用のパソコンへ送ります。飛行制御用のセンサはAR.Droneに内蔵されているマザーボードが管理します。機体のバランスをコントロールしたり、飛行速度を調整するために使います。

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■図1 AR.Drone(Parrot) 屋内ハル装着時 ■図2 AR.Drone(Parrot) 屋外ハル装着

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■図3 AGULカスタマイズ

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■図4 FLY-DVカメラ ■図5 AGULテスト飛行の様子
 今後の開発について
次の開発では、より現在、UC-win/RoadなどのVRソフトウェアから操作する自律飛行システムを計画しています。VR空間上で飛行ルートや移動スピードなどの飛行計画を入力することで、計画に沿って自動で飛行します。撮影した映像や、取得した情報をVR上から確認するなど、簡単に管理できます。飛行体には新しいマルチコプターを採用する予定です。飛行時間を延長して新しいセンサを搭載することで、より多くの用途に対応できます。
(Up&Coming '12 夏の号掲載)
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