無人機(jī)集群技術(shù)有著廣泛的潛力應(yīng)用，如搜索和救援、環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)、建筑、物流等。通過多個無人機(jī)的協(xié)同工作，可以提高效率、擴(kuò)展覆蓋范圍以及執(zhí)行一些單個無人機(jī)難以完成的任務(wù)。為實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境無人機(jī)集群算法的驗(yàn)證以及更復(fù)雜的任務(wù)和應(yīng)用，我們推出了這套無人機(jī)集群套件—Crazyswarm
Crazyswarm是一款基于無人機(jī)的集群算法驗(yàn)證平臺，旨在探索和實(shí)現(xiàn)多無人機(jī)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)飛行和集群行為，為開發(fā)者提供一個實(shí)驗(yàn)、學(xué)習(xí)和開發(fā)的驗(yàn)證平臺，幫助他們更好地理解多無人機(jī)系統(tǒng)的控制和協(xié)調(diào)原理，測試和驗(yàn)證無人機(jī)集群算法、路徑規(guī)劃策略、協(xié)調(diào)行為等，進(jìn)而推動無人機(jī)集群技術(shù)的研究和應(yīng)用，提高研發(fā)效率。
硬件組成
1.無人機(jī)(Crazyflie)：Crazyswarm的核心硬件平臺，具有飛行控制、傳感器等必要組件。采用輕量級無人機(jī)設(shè)計(jì)，重量僅為27g，軸距為92mm。
2.Lighthouse基站：基于厘米級的燈塔定位系統(tǒng)，通過基站發(fā)射的光信號來實(shí)現(xiàn)高精度的無人機(jī)定位。
3.外部傳感器：如超聲波、光流等多類傳感器，用以增強(qiáng)對環(huán)境的感知和定位能力。
5.無線通信模塊：如藍(lán)牙、CrazyradioPA等，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸和協(xié)同飛行。
軟件組成
由一系列ROS包和Python腳本組成，實(shí)現(xiàn)了無人機(jī)的控制、仿真和數(shù)據(jù)分析等功能。提供PythonAPI/ROS/Matlab接口，方便開發(fā)者進(jìn)行編隊(duì)功能開發(fā)。
核心優(yōu)勢
1.厘米級定位：集成Lighthouse技術(shù)，通過基站發(fā)射的光信號實(shí)現(xiàn)高精度的無人機(jī)定位，讓無人機(jī)實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的飛行控制和協(xié)同動作。
2.多數(shù)量集群控制：可同時控制數(shù)十架無人機(jī)，實(shí)現(xiàn)集群飛行和協(xié)同行為。開發(fā)者還可以編寫代碼來實(shí)現(xiàn)不同無人機(jī)之間的協(xié)同動作，如編隊(duì)飛行、跟隨、集體避障等。
3.高度可定制化：控制系統(tǒng)基于ROS，支持開發(fā)者對其進(jìn)行定制化的修改，以滿足特殊的控制需求或者進(jìn)行特定的研究。
4.實(shí)時運(yùn)動規(guī)劃和控制：支持實(shí)時的運(yùn)動規(guī)劃和控制，可根據(jù)實(shí)時的環(huán)境變化調(diào)整無人機(jī)的飛行路徑。
5.多種控制方式：支持PythonAPI、MATLAB、ROS開發(fā)等，并提供多個集群Demo，可以實(shí)現(xiàn)編隊(duì)飛行，軌跡控制，多機(jī)協(xié)同等功能。
功能特點(diǎn)
1.飛行控制：提供高級飛行控制接口，開發(fā)者可以編寫代碼來控制無人機(jī)的飛行姿態(tài)、位置和速度，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的飛行任務(wù)。
2.傳感器集成：集成了多種傳感器，包括加速度計(jì)、陀螺儀、壓力傳感器等，用于獲取無人機(jī)的狀態(tài)信息和環(huán)境數(shù)據(jù)。
3.虛擬仿真：提供了虛擬仿真環(huán)境，開發(fā)者可以在計(jì)算機(jī)上模擬無人機(jī)的飛行和協(xié)同行為，進(jìn)行算法開發(fā)和測試。
4.擴(kuò)展性：支持模塊化設(shè)計(jì)，開發(fā)者可以通過添加不同的擴(kuò)展板（decks）來增加功能，如定位系統(tǒng)、傳感器等。
技術(shù)原理
1.無線通信技術(shù)：使用無線通信技術(shù)（如2.4GHzISM頻段和藍(lán)牙低能耗）實(shí)現(xiàn)無人機(jī)之間的通信，使它們可以進(jìn)行協(xié)同飛行、信息交換和集群控制。
2.定位與導(dǎo)航技術(shù)：利用定位系統(tǒng)（如Lighthouse）實(shí)現(xiàn)高精度的無人機(jī)定位和導(dǎo)航，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的集群控制和編隊(duì)飛行。
3.傳感器技術(shù)：配備了多種傳感器，包括加速度計(jì)、陀螺儀、壓力傳感器等，用于實(shí)時感知無人機(jī)的狀態(tài)和環(huán)境信息。
4.控制算法：采用先進(jìn)的控制算法，如Mellinger控制器、PID等，來實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的穩(wěn)定飛行、編隊(duì)飛行等功能。
5.集群協(xié)同算法：使用集群協(xié)同算法，如路徑規(guī)劃、避障策略等，使無人機(jī)集群能夠協(xié)同飛行、保持隊(duì)形等。
規(guī)格參數(shù)
未來展望
我們相信，Crazyswarm憑借其硬件的高拓展性以及軟件的豐富接口，在未來還可以探索深度學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)更高級的圖像處理、目標(biāo)識別和行為預(yù)測等功能。這些發(fā)展方向?qū)镃razyswarm帶來更廣闊的應(yīng)用前景和技術(shù)創(chuàng)新。
配套學(xué)習(xí)資源：
1.Crazyswarm github地址：
https://github.com/USC-ACTLab/crazyswarm
2.Crazyswarm技術(shù)手冊：
https://docs.amovlab.com/crazyswarmwiki
