VisionFlow-PX4 开发手册

定制化 PX4 Autopilot 分支，由 WindyLab 开发。将无人机与机械臂（Gamma 系列）在 Gazebo 仿真中集成用于操作任务，具备 Prescribed Performance Guidance and Management Estimator (PreGME) 控制和 ROS2 集成能力。

核心特性

• PreGME 控制器 — 以滑模预设性能控制 (PPC) 算法完全替代标准 mc_att_control 和 mc_pos_control，包含质心补偿和复合误差状态观测器 (CESO)
• Gamma 机械臂集成 — 通过 gamma_arm_dynamics 库实现 PX4 飞行控制与 Gamma 系列机械臂动力学的深度耦合
• 丰富的 Gazebo 仿真 — 定制世界、模型和插件，用于室内实验室操作场景（降落箱、VLA 任务、硬件在环）
• ROS2 生态系统 — Zenoh 中间件、uXRCE-DDS 客户端以及完整的 ROS2 Humble Docker 环境

与标准 PX4 的关键区别

1. PreGME 控制器 — 滑模 PPC 取代标准 MC 控制器（核心研究贡献）
2. 机械臂集成 — gamma_arm_dynamics 桥接飞行控制与机械臂动力学
3. Gazebo 仿真 — 定制世界、模型、插件，专为室内实验室操作设计
4. ROS2 集成 — Zenoh 中间件、uXRCE-DDS、Gazebo-ROS 桥接、完整 ROS2 Humble Docker
5. 相机反馈管道 — OAK-D 和 Intel RealSense 支持，具备地理标记功能
6. 差动小车支持 — 完整的差动小车控制栈

快速导航

章节	内容
快速开始	环境搭建、Docker 启动、本地启动
系统架构	控制栈、仿真栈、通信栈
核心模块	PreGME 控制器、机械臂集成、神经网络控制等
仿真资产	世界场景、模型、资产使用指南
工具链	Docker 工作流、飞行日志审查、控制面板
硬件支持	HKUST 定制板、支持板卡列表
通信协议	自定义 uORB 消息、消息参考
开发指南	编译流程、模块开发、贡献指南
参考资料	机架配置、参数参考、引用文献

引用

如果您在研究中使用此代码库，请引用相关论文：

@article{ji2025pregme,
  title={PreGME: Prescribed Performance Control of Aerial Manipulators based on Variable-Gain ESO},
  author={Ji, Mengyu and Guo, Shiliang and Li, Zhengzhen and Shen, Jiahao and Cao, Huazi and Zhao, Shiyu},
  journal={arXiv preprint arXiv:2512.22957},
  year={2025}
}