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Pixhawk系ハードウェア進化の歴史

Pixhawks

2009

初代ArduPilot

  • Arduinoベースのカスタムボード
  • 16MHz 8bit ATMEGA CPU, 8KB RAM
  • 水平線検出用のサーモセンサーのみ
  • これ以降、APM2(a.k.a. Oilpan)まで、Sparkfunが製造

2010

APM 1 (APM = ArduPilot Mega)

  • Arduino MegaベースのArduPilot Mega + IMU(Inertia Measurement Unit)シールド
  • 16MHz 8bit ATMEGA CPU, 8KB RAM, 256KB Flash (ATMEGA 2560)
  • モーションセンサー、気圧センサー
  • ボード2枚のサンドイッチ構造

2011

APM 2

  • APM 1の小型改良版
  • 入出力ポート、コプロセッサー追加
  • 6DoFモーション(3軸ジャイロ、3軸加速度)センサー、高精度気圧センサー
  • シングルボード

2012

APM 2.5/2.6

  • APM 2の改良版
  • 気圧センサー精度確保の為、ケーシングを追加
  • APM 2.6は2.5に加え、ノイズ対策としてオンボードから外部コンパスに変更 (コンパス付きの3DR GPS uBlox LEA-6使用が前提)
  • ソフトウェア的には限界が近いため、今後の機能追加は見込めない

2013

PX4FMU

PX4-FMUv1 PX4-FMUv1

  • PX4-FMUv1は、PX4プロジェクト初のボードで、(FMUIO)の2ボード構成
  • すぐに、両方を一つのボードにまとめた、PX4シングルボード版とも言えるPixhawkに置き換えられた
  • 168MHz 32bit ARM Cortex M4 CPU, 256KB RAM, 2MB Flash (STM32-F4)
  • 32 bit STM32F103 フェイルセーフ用コプロセッサー
  • NuttXリアルタイムOS

PX4IO

  • PX4FMU向けのIOボード
  • Parrot AR.Drone専用のPX4IOとして、PX4IOARもある

Pixhawk(PX4FMUv2)

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
  • ハードウェアの製造パートナーとして3D Roboticsと提携
  • 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
  • 祖先としてDIYDrones/3DRoboticsが製造していたAPM (ArduinoベースのFC)と、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も存在
  • 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JSTのGHシリーズやMolex ClickMate等に移行中

NOTE: PX4 FMUv1, FMUv2等のバージョンは、本来ソフトウェア側を識別するものですが、ハードウェア世代を特定するため、便宜上v1, v2, v4と呼び分けています。実際はFMUv2のファームウェアでPX4 FMUv2(Pixhawk)もPixhawk 2(FMUv3)も動作します。FMUv3は、3DRのPixhawk 2用に開発されていましたが、FMUv2をアップデートして、Pixhawk v1(FMUv2)、Pixhawk v2(FMUv3)のどちらでも動作するように対応したので、FMUv3のファームウェアは存在しません。Pixracerでは、ピンアウトが変更されたため、FMUv4となっています。その他、FMUv2とFMUv4では、使えるメモリー領域などに違いがあります。http://diydrones.com/xn/detail/705844:Comment:2200980

2014

Pixhawk Fire Cape (PXF)

PXF Pixhawk Fire (PXF)

  • BeagleBone Blackのケープ(シールド/拡張ボード)として、Linux上でAPMを走らせる目的で開発
  • オープンソースハードウェアで、スペインのErle Roboticsが製造
  • 加速度センサー、ジャイロ、コンパスそれぞれ3ユニットずつ搭載
  • 1GHz 32bit ARM Cortex-A8, 512MB RAM, 4GB Flash (AM335x)

Navio - NAVIOは、PXFと同じくSoCベースのモジュールで、Raspberry Pi用の拡張ボード - Raspberry Piベースで、Linux上にAPMが載っている - ソフトウェア側からみるとERLE-BRAIN/PXF+BBBとほぼ同じ

2015

Erle-brain

ErleBrain ErleBrain

  • BeagleBone Black + PXFのシングルケースパッケージ版

Pixhawk 2 (PX4FUMv3、3DR版)

  • 3DR Solo専用
  • ハードはオープンソースであるが、3DRが単体発売しなかったため、世界各地で生産されたコミュニティー版とも言えるPixhawk 2.1が発売された

2016

Erle-brain 2

ErleBrain 2 ErleBrain 2

  • Erle Robotics製
  • Raspberry Pi 2 + PXF2
  • PXF/ErleBrain 1と違い、ハードウェアはクローズド

PXFmini

PXFmini PXFmini

  • Erle Robotics製
  • Raspberry Zero向けのIOボード
  • ロック付きのJST GH コネクタ採用
  • 初期バージョンはピンアウトが他のJST GH採用Pixhawk系ボードとは逆配列なので、注意が必要

NAVIO2 NAVIO 2

  • Raspberry Pi 2ベースのFC

SnapDragon Flight

SnapDragon Flight SnapDragon Flight

  • QualcommnのLinuxボード
  • ETHのCVGグループとのコラボレーション
  • Quad-core 2.26 GHz Krait, 2GB LPDDR3 PoP @931 MHz, 32GB eMMC Flash
  • GPU、WiFi搭載
  • ZeroTechのDobbyこれがベース

PixRacer

Pixracer Pixracer == XRacer V1 == PX4-FMUv4

  • PX4公式ボードとしてPX4-FMUv4の型番が与えられた
  • Pixhawkに改良を加えて、小型化
  • Nick Arsov & Phillip Kocmoudが設計
  • AUAVが製造
  • 250クラスのドローンレーサーに載せるため、CC3D, NAZE等の小型ボードとほぼ同サイズに小型化
  • Pixhawkから各部改良(CPU、RAM、センサー等)
  • ロック付きのJST GH コネクタ採用
  • WiFi搭載

Pixhawk 2.1 (コミュニティー版)

Pixhawk 2.1 - Community Version

  • 3DRがPixhawk 2を単体発売をしなかったため、オリジナルハードウェアのデザイナーと有志が世界各地の生産工場と提携して製造、販売を計画
  • Pixhawkの問題点であった入手性と、劣悪クローンの品質問題を解消することが期待されている
  • 形状は正方形(Cube)で、DF17コネクター経由でエキスパンジョンボードに接続

Pixhawk Mini

  • HolybroとHobbyKingが開発し、3DRが販売
  • Pixfalconの改良版
  • Pixhawk 1よりも性能の良いセンサーや部材を使用
  • 2016年10月発売

2017

  • To be filled...

References