屋内ドローン自律飛行のステップバイステップガイド
堅牢で高精度な屋内測位システムには、当社の屋内「GPS」ソリューションをご利用ください。正確な屋内トラッキングを実現するには、操作マニュアルと動画ガイドのステップバイステップの手順に従ってください。簡単です。
では、その次はどうすればよいでしょうか？位置データを自社のシステムでどう使うか？自律型ロボットやドローンでどう使うか？フォークリフトや人員、クレーンの先端をトラッキングするには？
時間と労力を節約するための重要なヒントと推奨事項をご紹介します。
始める前に、必ずステップバイステップのアプローチを理解し、それを徹底してください。そうすれば、当社のような多層構造のシステムを確実に導入できます。
ステップ1：屋内ドローン測位システムを開梱する
当社では、屋内測位システム（屋内「GPS」）の使い方について役立つ動画を数多く制作しています。中でも最も基本となるのが、Marvelmind屋内「GPS」の開梱に関する動画です。当社から荷物が届いたら何をすればよいかがわかるよう、まずこの動画をご覧ください。
ハードウェアの種類が非常に多いうえ、この動画は公開からかなり時間がたっており、その間にソフトウェアの開発は大きく進みました。細部は少し異なりますが、全体的な考え方とアプローチは同じです。動画を見て要点をつかんだら、操作マニュアルのステップバイステップガイドに沿って、さらに詳しく進めてください。
ステップ3：屋内ドローンの自律飛行に備える
Dashboardで良好なトラッキングが得られたら、いよいよお客様の機器への統合を検討する段階です。それより前ではありません。
一般に、次の方針を守ることを強くお勧めします：
- 前のステップで成功してから、次の段階に進む
- 飛ばさない。時間を失い、やり直しが必要になる可能性が高くなります
- うまくいかない場合は、こちらをご確認ください：ヘルプページ
このアプローチについては、自律ドローンのセットアップを例に説明しています：
同じ基本的な考え方は、実際の他のケースの大半にも当てはまります。
その考え方と推奨アプローチ、そして重要なステップを説明します。
まずドローンのビーコンで完璧なトラッキングを実現する
まず、Dashboardで完璧なトラッキングを実現する必要があります。
最終的な構成、たとえば20のサブマップからなるマップでペアードビーコンを使う3D（かなり複雑な構成です）でそれを実現できない場合は、構成を単純化してください。ペアードビーコンなしで完璧なトラッキングを実現します。それでもうまくいかない場合は、サブマップの総数を3Dサブマップ1つに減らします。それでもだめなら、2Dにしてください。最もシンプルな構成で完璧なトラッキングが得られるまで、複雑さを下げていきます。必要に応じて、Dashboard内蔵のオシロスコープをご利用ください。
最もシンプルな構成で完璧なトラッキングが得られたら、一度に1ステップずつ複雑さを上げていきます。トラッキングを監視していれば、失われたときに直前の操作が何だったかがわかります。成功していた前のステップに戻り、そこで確認してください。すでにそこで失われているかもしれません。何が問題の原因かを確認し、修正してから、再び複雑さを上げていきます。
成功へのステップバイステップの道は複数ある
通常、正しい方法は1つではなく、最終的に同じ結果にたどり着く道は複数あります：
a) まず基本的なトラッキング用に大規模なマップをすべて構築し、その後でシステムの統合を始める
b) 最もシンプルな同等のマップですべてのステップを実施し、完全な統合と自律飛行を達成してから、マップの複雑さを最終形まで高める
どちらのアプローチにも利点があり、選ぶのはお客様です。当社が強くお勧めしないのは、すべてを一度に構築して「つないで祈る」ことです。それではほぼ確実に時間の無駄になります。時間を節約しましょう。段階的に進め、各段階で性能を監視・確認してから次へ進んでください。
ドローン用ビーコンを屋内ドローンに取り付ける
この段階では、モバイルビーコンを移動体に物理的に取り付け、トラッキングを試します。移動体の電源が利用でき、実際に使用する予定であれば、そこから給電してもかまいません。
何を確認するのか？
– ロボット／ドローン／フォークリフトに搭載した条件でも、基本的なトラッキングが問題ないこと。問題が出る理由はさまざまです：移動体による遮蔽、移動体のノイズ、その無線／テレメトリとの干渉、品質の悪い電源など。予想外のことはたくさんあります。先に進む前に、モバイルビーコンを移動体に取り付けたこと自体がトラッキングを妨げている可能性を排除しておく必要があります
位置データを使って屋内ドローンを遠隔操作する
前の段階では、移動体は静止していました。モバイルビーコンを取り付け、おそらく移動体から給電もしましたが、静止したままでした。
この段階では、移動体を動かします。ロボットを手で押して動かしたり、ドローンを手に持って動かしたりします。まだ自律走行でも遠隔操作でもなく、単純な移動ですが、もう静止状態ではありません。
何を確認するのか？
動かすこと自体によってトラッキングが途切れないか。理由はさまざまです：静止時にはカバーが遮っていなかったのに、動かすときにふたを閉めると超音波の経路がふさがれ、結果としてトラッキングも途切れる。あるいは、移動中に振動でモバイルビーコンが外れて落ちる、など。予期しないことは数多く起こり得ます
位置データを使って屋内ドローンを遠隔操作する
いよいよ移動体を遠隔操作し、トラッキングを確認する段階です。この時点で完了するケースもあります。たとえば、人員やフォークリフトの基本的なトラッキングはすでに完了しています。遠隔操作するものがないからです。ステップ3ですべてが機能することを確認済みなので、ステップ4に進めます。しかし、自律型のもの（ロボット、AGV、ドローン、ボートなど）の場合は、遠隔操作がトラッキングシステムに干渉しないことをまだ確認する必要があります。
何を確認するのか？
確認すべきことは、いくつもあり得ます。通常、テレメトリや無線による遠隔操作は干渉しませんし、ドローンのモーターがフルパワーで電力を消費しても、電源ラインに大きなノイズが乗ったり、火花・風・振動などによる他の干渉が起きたりすることはあまりありません。ステップ3では移動体はゆっくり慎重に動いていました。今度は、移動体が経験するはずのあらゆる条件を確認します。ただし、まだ遠隔操作であり、自動の動作はありません。
ドローン用ビーコンをフライトコントローラーと統合する
いよいよお客様のシステムと統合します。Arduino、Raspberry PI、PixHawk、PLC、WMSなど、どのようなシステムでもかまいません。
ヘルプと情報の主な入手先は、次のページです：ダウンロードページ。
インターフェースについて説明している主要な文書は「Hardware Interfaces and Data Exchange Protocols with Marvelmind Devices」です。
ここでも同じ考え方が当てはまります：手順を飛ばさず、まず基本的な接続を確立し、小さなステップで進めることで、どの段階で誤りが生じたかを特定します。多くのシステムには細かな設定が数多くあり、そのうち1つだけで障害が起きることもよくあります。たとえば、UARTの速度、UDPアドレス、ArduPilotの設定にある重要なパラメーターなどです。
関連リンク：
- ダウンロードページ：サンプルコード、マニュアル
- ardupilot.org
- PixHawkとMarvelmindの統合マニュアル（PDF）
当社にはさまざまな種類のビーコンとモデムがあり、それぞれ対応するインターフェースとプロトコルが異なります。お手元の機器が何かを改めてご確認ください。お使いのハードウェアが対応していないものを使おうとしているのかもしれません：
- USB
- USB経由の仮想UART
- UART
- SPI
- I2C
- RS485
- WiFi
- CAN
- UDP
設定を確認する：よくあるのは、アドレスが選択されていない、ボーレートが間違っている、などです
屋内ドローンを自律飛行させる
この時点で、確認済みの安定したトラッキングが得られています。移動体の統合にも成功し、移動体は位置データを受け取って活用できる状態です。いよいよ自律動作の段階です：自律走行、自律飛行、自律航行など、システムの目的に応じた動作を行います。もちろん、最低速度で動かすなど、あらゆる安全対策を講じて慎重に行ってください。それでも、いよいよその時です。