本気で語り合おうオープンソースのドローン開発とiotの事（2017...

© 2017 DroneWorks Inc. 1

ドローンワークス株式会社代表取締役今村博宣

[email protected]

本気で語り合おうオープンソースのドローン開発と

IoT の事

なんちゃってドローンの話はもうやめて

そろそろ本気の話をしようぜ

2017/01/10

IoT ALGYAN 新年明けまして勉強会


LoRa と LoRaWAN ってどう違うの？

2017/01/10


LoRa と LoRaWAN って何が違うの？

• LoRa は Semtech 社が開発した変調方式のこと各社が LoRa 変調を用いた独自プロトコルの個

別のモジュールを作成

• LoRaWAN は、 LoRa 変調を使用するシステムの 1 つで LoRaAlliance にて標準化をされた通信システムのこと

2017/01/10


LoRaWAN 入門

2017/01/10


IoT/M2M プラットフォーム

2017/01/10

m2BAWS

Internet

Cloud

M2B GatewayIoT Device

3G / 4G LTE

LoRaWAN / LPWA Network

IoT Device NTT Docomo 基地局

IoT Platform


LoRaWAN の特徴

• 「 LoRa 」はアンライセンスバンドである 920MHz帯を使用する無線通信方式

• 従来方式と比較して伝搬距離が大幅に長いのが特徴• 免許不要で最大 5km 程度の長距離通信が可能

2017/01/10

LoRaWAN


LoRaWAN の定義

2017/01/10


LoRaWAN の構成（データの流れ）

2017/01/10


「 LoRa モジュール」と「 LoRa GPS Box 」

M2B の LoRa モジュールは、とても小さくマイコンも搭載しているのでバッテリで長期間利用することが可能

「 LoRa GPS Box 」は、 GPS 付きの Arudino シールドを用いて、簡単に実証実験が可能

2017/01/10


「 LoRa GPS Box 」の構成

USB DC5V

Arduino 本体LoRa ArduinoシールドGPS

ボタン電池 CR2032

M2BLoRa モジュール

アンテナ端子

＊ GPS のバックアップ電池

PoC では、 USB ケーブルにて外部バッテリーから給電します。

2017/01/10


LoRaWAN コミュニティーラボ＠ KOIL

2017/01/10


柏市での IoT 実証実験の提案

2017/01/10

半径 5km の円


自己紹介

2017/01/10


自己紹介と会社概要

自己紹介

• 83 年ソード株式会社– ハードウェア開発に従事

• 87 年半導体ベンチャ -– GPU の設計に従事

• 89 年ハフトテクノロジー株式会社設立– ワークステーション開発– デジタル放送設備開発– デジタル家電開発– スマートグラス開発– 音楽配信システム開発

会社概要

• 2015/9/1 ドローンワークス株式会社設立– 国産フライトコントローラの

開発・製造・販売– ドローンの受託開発・製造・販

売– バルーンカムの製造・販売– ドローン用クラウドサービス

の開発・運営– ドローン教習サービス

2017/01/10


企業理念

• 【企業理念・事業目的】–「安全な産業用ドローンの普及」–「安全な産業用ドローンのサービス提供」

• 【将来像を表すキーワード】–「ドローンにより人々に新しい視点を与える」

–「安全な産業用ドローンの先駆者」

–「安全な産業用ドローンを開拓し続ける」

• 【実現したい目標】–ドローンによる放送・広告メディア・監視・農業・

点検・測量などへの新しい視点の提供2017/01/10


ドローンの用途

2017/01/10

ホビー災害対策 IT農業点検警備監視環境観測輸送物流

・ビジネス記録撮影・映画 / 記録撮影

・津波・火山等の監視・山岳遭難捜索 / 海上遭難捜索

•農薬、肥料散布と虫防除 •土壌状況と作物の生育状況調査

• 高速道路、橋梁、

トンネルの巡視• 送電線 / 河川・ダムの巡視・点検

•密入国監視、麻薬管理•海上、沿岸警備、国境警備

•大気汚染、海洋汚染 •各種汚染の観測、計測

•緊急物資輸送•配達


ニーズ

人が多いところで安全に

ドローンを飛ばしたい

2017/01/10


製品コンセプト

イベント会場などの人が多いところではドローンは飛ばせない。

2017/01/10

放送、撮影・広告、監視、点検・エンターテイメントなどのドローンサービスが広く提供できる。

もし飛ばせられたら！

安全だからこそ提供できる新しい視点


提供商品・サービスの概要

• 提供するもの「バルーンタイプの安全なドローン」

• 提供形態カスタマイズ・製造・販売・付帯するサービス

2017/01/10


産業用ドローン

2017/01/10

デカイです


現実のドローンの性能

• 離陸重量 15kg のドローンをホバリングさせるために 48V 50A必要

• 離陸重量 25kg のドローンをホバリングさせるために 48V 100A必要

• 現在、市販されているのリチウムポリマー電池の最大は 20Ah– これを 2 個直列に使用し 48V 16〜20Ah を確保

• 理論的には 15kg のドローンなら約 30分、 25kgなら 10分程度のホバリングが可能– 実際の飛行時間はもっと短くなるので、 15kg で 15〜

20分、 25kg で７〜 8分程度の飛行時間になる

2017/01/10


求められるのドローンの性能

• カメラのペイロード（カメラ＋ジンバル）– GoPro 程度で 500g 程度のペイロードになる– ミラーレス一眼で 1.5kg〜1.8kg 程度のペイロードにな

る– 一眼レフで 4kg 程度のペイロードになる

• 農薬散布のペイロード– 1反（ 10a ）で 800cc の農薬を散布– 5反（ 50a ）で 4 （㍑ 4kg ）のペイロードになる

今はペットボトル 2 本を積んで約15分飛行させるのが精一杯の現状

2017/01/10


どの分野ならドローンが使えるのか？

• 物流系の物の運搬はかなり厳しい• 農薬散布もかなり厳しい

2017/01/10

• 農業分野 ⇒ 写真撮影• 測量分野 ⇒ 写真撮影• 災害分野 ⇒ 写真撮影• 撮影分野 ⇒ 写真撮影• 防犯・警備 ⇒ 写真撮影• 点検・保守 ⇒ 写真撮影

ドローンの肝は撮影！


分野別ドローンの販売台数

農業分野と撮影分野が多数を占める

2017/01/10

出所：日経 BP クリーンテック研究所

クリックしてリンクをご参照下さい

https://goo.gl/MT6k9b

https://goo.gl/MT6k9b


ドローンの安全性

PC の黎明期

• 作れば売れる– カスタマイズが可能なショップブラ

ンド

• CPU の乱立• 殆どが台湾メーカー• 中国製の台頭• 保証がない• 日本のパーツが使われない• 長期供給、保守部品の在庫がない

現在のドローン

• 作れば売れる– カスタマイズ案件が多数

• FC の乱立• 殆どが中国メーカー• 中国製が独占状態• 保証がない• 日本のパーツが使われない• 長期供給、保守部品に在庫に対する対応が無い

2017/01/10

産業用 PC の出現本当の産業用ドローンが待たれている

実はまだ黎明期


産業用ドローンのあるべき姿

2017/01/10

オリジナルフライトコントローラ

農薬散布装置カメラ＆ジンバルコンテナホルダー

各種計測器　他

農薬向ドローン測量・空撮向ドローン物流向ドローン災害対応ドローン

サービス層

サービスデバイス層

コアデバイス層

モーターモータードラーバーバッテリー各種センサー

アライアンス・日本メーカー・新たな規格・フォーマット

標準化・コネクタ・プロトコル・サイズ


Nidec ＆ ST マイクロ

2017/01/10

産業用ドローンモータースピードコントローラー（ ST マイクロエレクトロニクス製 ESC ）

産業用ドローンモーター（ Nidec モーター）

日本電産の永守会長は、こうした未来像を「一人一台のマイ・ドローンを持つ時代が来る」と予見しており、同社の主要事業であるモーターこそが、 IoT を支えるキー・コンポーネントであると確信したのだそう。旧来より PC や携帯電話にも搭載されてきたモーターが、来るべきドローン普及時代にはさらに重要な IoT機器の構成要素になっていくというわけです。

特にドローン向けモーターのモジュール化においては、半導体のトップメーカーである ST マイクロエレクトロニクス社との共同開発を行い、ハード・ソフト両面で高い品質のモーター・モジュールをパッケージにして供給することを目指しているといいます。

http://www.nidec.com/brand/tech/drone/index.html




Nidec （日本電産）製国産モーターの飛行

2017/01/10


ドローン産業用のクラウドサービス

2017/01/10

フライトコントローラビッグデータ

Cloud

セキュアなネットワーク

• 安全運用のサービス• 農業向けサービス• 測量向けサービス• 災害対策向けサービス

ドローンそのものが

IoT

機械学習ディープラーニング


ROS で Azure との通信

2017/01/10


Azure による Drone クラウドサービスデモの概要

メッセージングDCoJA

AllianceDrone

デバイス接続サービスサービス連携ストレージ表示・通知

2017/01/10

Linux ベースのドローン用フライトコントローラ ROS による Azure との通信

異常通知

IoT Hub

Event Hub

StreamAnalytics

Mobile

Power BI

Table StorageAzure

WebSites

AMQP異常データ

正常データ

IoT HubClient

ROS

Topicセンサデータ


Erle Brain からのセンサ情報をPower BI で表示

2017/01/10


オープンソースで開発するドローンプロジェクト「 DCoJA 」の紹介

2017/01/10

© 2017 DroneWorks Inc.

ドローンを取り巻く環境

2017/01/10 36

• 現在ドローンを開発している会社は多数あるが、中国のDJI社が一番有名– Appleと同じように完全垂直統合の企業で、設計〜製造〜販売まで一貫して

自社で行っている。

– 最近ではドローンに搭載するデジタルカメラまで自社設計〜製造をしていて、その技術力には眼を見張るものがありる

• Dronecodeの中心メンバーは3DR（3DRobotics）で、率いるのはあの「MAKERS」の著者クリス・アンダーソン– 3DRは、一番肝心なフライトコントローラ部分を全部オープンソースとして公開している

– まるでGoogle。

– あちらがAppleと言うならこちらはAndroid的なやり方

– たくさんのコミュニティーメンバーに支えられてバージョンアップを繰り返しながら機能・性能・安全を向上させている


DroneCode って何？

2017/01/10

LINUX FOUNDATION COLLABORATIVE PROJECTS

© 2017 DroneWorks Inc.

「 Dronecode 」の概要

2017/01/10 38

• 2014/10 に Linux Foundation の元で発足した無人機のフライトコントローラ等をオープンソースで開発するプロジェクト

• オープンソース・ソフトウェア、オープンソース・ハードウェアの両面から無人ヘリコプターだけではなく、無人飛行機、無人ビークルも開発している

• 最近では VTOL機の開発も進んでいる

Dronecode プロジェクトメンバー

2017/01/10 © 2017 DroneWorks Inc. 39


Dronecode の分裂と現状（１）

2017/01/10

ハードウェア： APMソフトウェア： ArduPilot

ハードウェア： PX4ソフトウェア： PX4

ワンボード化ポーティング

DrondCode としてスタート

コミュニティー主導ArduPilot

チューリッヒ大学PX4 プロジェクト


Dronecode の分裂と現状（２）

2017/01/10

コミュニティー主導ArduPilot

チューリッヒ大学PX4 プロジェクト

ハードウェア： PIXHAWKソフトウェア： PX4

ハードウェア： PIXHAWKソフトウェア： ArduPilot

分裂

GPL v3 ライセンス BSD ライセンス


Linux ベースのフライトコントローラ

2017/01/10

NAVIO+ Erle Brain

Raspberry Pi B+または 2 がベース Beagle Bone Black がベース

２つとも ArduPilot系


Linux ベースだと何が良い？

2017/01/10

• こだわりたいところだけイジればいい

–>姿勢制御 ( フィルタとか制御則とか )–>GNSS の精度 (RTK とか )–> 無線方式の変更–> センサの追加–> アクチュエータの追加


「 DCoJA 」の概要

2017/01/10

• 日本発のオープンソースのドローンプロジェクト

• DroneCode Japan Associationのつもりだったんだけど、 Dronecode が分裂して、我々が使おうとしていたコードは ArduPilot.org になってしまい、事実上Dronecode （ソース的にはPX4 ）を使わない方向になった

• Drone Community Japan Associationと言う名前に変更


「 DCoJA 」で進行中のプロジェクト

• 現在 3 つのプロジェクトが進行中

– Yatagarasu （八咫烏）–Hachidori （蜂鳥）–Hato （鳩）

2017/01/10


Yatagarasu （八咫烏）の概要

• ARM 64bit マルチコア SoC• Linux ベース• 96Boards 用メザニンボードに FC に必要な機能を

搭載• 複数個のセンサを搭載

2017/01/10


Yatagarasu （八咫烏）の開発風景

2017/01/10


Yatagarasu （八咫烏）のブロック図

2017/01/10

96Boards

LS Connector

SPI

I2C

MS5611

MPU9250

MPU6000

気圧センサ

MAX14830

UART CANMAX

14830

HMC5883

BME280

2SMPB-02A

9軸センサ

6軸センサ

コンパスセンサ

温度・気圧センサ

気圧センサ

PCA9685

PWMExternalOption


Hachidori （蜂鳥）の概要

• 他律制御（自律制御をモジッた造語）• LinuxベースのYatagarasuから派生させ、ドローンのセンサ情報をWiFi

で飛ばす• 本来のドローンの制御部は96BoardsやPC上のLinux

2017/01/10

HachidoriHachidoriServer

Mission Planner

USB


Hachidori の経緯

2017/01/10


Hachidori （蜂鳥）の開発風景

2017/01/10


Hachidori のデバッグ中の様子

2017/01/10


Hachidori （蜂鳥）のブロック図

2017/01/10

WROOM-02Wi-Fi Module

INA226

MPU9250

FT230

電流・電圧センサ

BME280

9軸センサUSB

温度・気圧センサ

PCA9685

PWMI2C

SPIUART

FET

モータードライバー


Hato （鳩）の概要

• OpenTXみたいなプロジェクト• Raspberry Pi で送信機を作る

2017/01/10

USB

CPPM

Hachidori

HachidoriServer

Mission Planner


新電波帯域

ロボット用電波利用システムの要求条件

2017/01/10


新電波帯域を使ったプロポの妄想

2017/01/10

Hato プロジェクトで用途に合ったコントローラが開発できるようになる


本気だよ！ JASA （一般社団法人組込みシステム技術協会）

• JASA IoT技術研究会を 2015 年 7月に発足• 5月の JASA関東支部例会にてプレアナウン

ス同研究会内にドローン部会を設置– Dronecode などに対応するための準備会議–DCoJA から今村も参加–経産省系の JASA ではオープンソース

（ S/W 、 H/W ）までの対応

2017/01/10

JASA内にドローン・オープンソース対応の準備会議がスタート


本気だよ！MCPC （モバイルコンピューティング推進コンソーシアム）

• MCPC 旧モバイルクラウド委員会– 改め、 AI ロボット委員会

• MCPC 旧無線 LAN委員会– 改め、ワイヤレスシステム活用委員会

• 12/2 の年次総会にて上申され決定– ワイヤレスシステム活用委員会

• ドローンワーキング部会

• 12/6 に準備会議をキックオフ• DCoJA からは今村が参加

2017/01/10

MCPC内にドローン無線の準備会議がスタート


本気だよ！

• 関連団体との協調– DCoJA （ドローンコミュニティージャパンアソシエーション）– JUIDA （一般社団法人日本 UAS 産業振興協議会）– JUTM （日本無人機運行管理コンソーシアム）– UPMA （一般社団法人無人航空機操縦士・整備士協会）– IoT推進コンソーシアム– MCPC （モバイルコンピューティング推進コンソーシアム）– IPA （独立行政法人情報処理推進機構）– JASA （一般社団法人組込みシステム技術協会）

• 通信セキュリティ • 航空管制

– 衝突回避 – 電波干渉抑止

• マルチコプタ以外の移動体– 海洋ドローン (水上、水中 )– ローバー

• 海外対応 2017/01/10


まとめ

• ドローンは重いペイロードには不向き– 基本的に撮影することが効率がいい

• ドローンはプロペラが付いたロボットである• 市場は大きい

– ドローン産業向けに、モーター、 SoC 、パワー Tr 、コネクタ、ケーブル、加速度センサ、角速度センサ、地磁気センサ、気圧センサ、 GPS モジュールなどのコアデバイスだけはドローン専用が必要

• ドローンはシステムでなければ売れなくなる– クラウドサービスが主戦場– 画像解析、ビッグデータ解析– ディープラーニング、機械学習

2017/01/10


ご清聴ありがとうございました

ご質問は [email protected]

2017/01/10

mailto:[email protected]

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