Flamingo - a UAV for autonomy research

Abstract

Flamingo is a four-motor unmanned aerial vehicle (UAV) developed at the Norwegian Defence Research Establishment (FFI) primarily for use in research on cooperating autonomous systems. The drone is designed with a focus on achieving long flight times, easy integration of different payloads and robustness against normal weather conditions. The Flamingo UAV is based on an open-source flight controller with the Nvidia Jetson TX2 as a companion computer. A highly capable companion computer makes it possible to achieve advanced autonomy behaviour and perform scene analysis independent of a radio link to the ground station. The construction concept is based on simple production techniques like 3D printing and carved carbon plates, making prototyping efficient compared to traditional machining and casting techniques. The total weight of the UAV varies from 2.2 kg to 2.8 kg depending on configuration, but the maximum take off weight (MTOW) is close to 4 kg with a limited flight time. Normal flight times are between 30 to 45 minutes, and weather robustness against wind and rain has been demonstrated with the standard configuration. The UAV has been demonstrated in several swarm experiments as a part of the Valkyrie system, an autonomous swarm system delevoped at FFI with the goal of operating several electronic sensors simultaneously in an efficient way with a minimal use of human resources. This report presents the design and development of Flamingo. FFI-

Flamingo er et firemotors ubemannet luftfartøy (UAV) utviklet ved Forsvarets forskningsinstitutt (FFI) primært for bruk i forskning på ubemannede enheter i sverm. Farkosten er designet med fokus på lang operasjonstid, lettvint integrering av forskjellige nyttelaster og værrobusthet. UAV-en er bygget rundt en open-source flight controller med en Nvidia Jetson TX2 companion computer som muliggjør en høy grad av autonomi og sceneanalyse ombord i plattformen uavhengig av bakkestasjon og radiolink. Byggekonseptet baserer seg på enkle produksjonsmetoder ved hjelp av 3D-printede komponenter og utskårede plater av karbonfiber, noe som gjør at prototyping og forskning med nye komponenter går raskere enn tradisjonelle maskinerings- og støpeteknikker. Plattformen har en totalvekt mellom 2,2 kg og 2,8 kg avhengig av konfigurasjon, men med en maks take-off-vekt opp mot 4 kg på bekostning av flytid. Vanlig operasjonstid på 30-45 minutter samt en værrobusthet mot normale vind- og regnforhold er demonstrert i standard konfigurasjon. Farkosten er demonstrert i flere svermeksperimenter som en del av Valkyrie, et større autonomisystem for UAV-er med en målsetting om å utnytte flere elektroniske sensorer samtidig på en effektiv måte med liten bruk av menneskelige ressurser. Denne rapporten presenterer designet og utviklingen av Flamingo. 4