PX4-ROS2기반 자율비행 드론 시스템 개발

PX4-ROS2 based Autonomous Drone System Development

본 연구는 자율비행을 위한 드론 시스템을 개발하고, 이를 활용하여 드론이 자율적으로 장애물을 회피하는 비행을 수행하고자 시뮬레이션 검증 및 실제 비행 시험을 수행하고, 그 결과를 분석하여 제시하였다. 자율비행 드론 시스템은 오픈소스 기반으로 최근 가장 널리 사용되는 비행제어 소프트웨어인 PX4를 사용하였고, 드론에 추가로 임무 컴퓨터를 장착하여 외부와의 데이터 통신을 통해 제어할 수 있도록 구성하였다. 드론의 비행 데이터를 처리하고 외부에서 명령을 전달하기 위해서는 로봇 제어에서 주로 사용되는 ROS2(Robot Operating System 2)를 사용하여 범용적인 데이터 처리가 가능하도록 설계하였다. 드론의 장애물 회피를 위한 시뮬레이션은 가제보(Gazebo) 환경에서 수행하였으며, 스테레오 카메라 센서를 통해 장애물을 인지하고, 인지한 장애물은 옥토맵(Octomap)을 사용하여 3차원 공간에서 장애물의 위치를 맵핑하고 이를 통해 드론이 가고자 하는 목표 지점까지의 최적 경로를 계산하였다. 시뮬레이션 환경에서의 검증 후에는 실외 환경에서 소형 축구 골대를 장애물로 인식하여 이를 자율적으로 회피해서 비행하는 시험을 수행하였다.

This paper represents about development of autonomous drone system based on PX4-ROS2. The developed drone system is applied to obstacle avoidance system and tested in simulation and real environment. The autonomous drone system implemented open source flight control software PX4 and additional mission computer for communication with external GCS. In order to process flight data and transmit commands from external GCS, ROS2 (Robot Operating System 2) which is widely used in robot control fields, is used to enable general data processing. The simulation for obstacle avoidance was performed in the Gazebo simulator, and the obstacle was recognized through the stereo camera sensor, and the recognized obstacle was mapped to the 3D space using Octomap. Flight test in real environment was carried out after verification in the simulation environment.