ベンゼン（Benzene） - ヘキサコプタ飛行制御システム

本リポジトリは、第20回全日本飛行ロボットコンテストのマルチコプター部門に出場したRaspberry Pi Picoと複数のセンサを使用して構築されたヘキサコプタ型ドローン「ベンゼン」の飛行制御プログラムを含んでいます。

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📦 機体仕様

項目	内容
機体名	ベンゼン（Benzene）
形状	ヘキサコプタ（6モーター）
フライト制御	Raspberry Pi Pico
IMUセンサ	LSM9DS1（9軸センサ）
距離センサ	VL53L1X（ToF 高度センサ）
PID制御	姿勢・角速度・高度制御に適用
LED	WS2812B（状態表示に使用）
通信	SBUS（RC受信機） + I2C + UART

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🔧 使用ライブラリ／依存

• Pico SDK
• Eigen（線形代数計算ライブラリ）
• LSM9DS1 / VL53L1X 向けCドライバ
• カスタムPWM/I2C制御ライブラリ（本リポジトリ内）

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📐 ハードウェア構成図

          [ Raspberry Pi Pico ]
                   |
    ----------------------------------------
    |         |           |          |     |
  [IMU]    [距離センサ] [RC入力]  [LED] [ESC制御]
 (LSM9DS1)  (VL53L1X)   (SBUS)   (WS2812)   (PWM)

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🧠 ソフトウェア構成図

Main Loop (pico_copter.cpp)
  ├── センサ初期化: imu_mag_init(), initialize_Altitude()
  ├── 制御初期化: control_init(), Kalman_init()
  ├── マルチコア: angle_control() を core1 に割り当て
  └── 400Hz割り込み: loop_400Hz() にて rate_control()
                          ├── センサ読み取り (sensor.cpp)
                          ├── PID制御 (pid.cpp)
                          └── PWM出力 (pwm.cpp)

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🎮 機能一覧

• IMU（加速度・ジャイロ・磁気）による姿勢推定（EKF使用）
• ToFセンサ（VL53L1X）による高度推定と制御
• PID制御による姿勢角・角速度の安定化
• RC送信機によるマニュアル／自動制御切替
• RGB LEDによる状態表示（ノーマル・ホバリング・赤外検出等）
• データロギング（飛行データ保存・出力機能）

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🚀 ビルド方法（CMake）

cd your_project_directory
mkdir build && cd build
cmake ..
make -j4

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📁 ディレクトリ構成

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├── pico_copter.cpp        # メイン制御ループ
├── control.cpp            # PID・状態管理・高度制御
├── ekf.cpp                # 拡張カルマンフィルタ
├── sensor.cpp             # IMU / ToFセンサ読み取り
├── pwm.cpp                # PWM出力制御
├── pid.cpp                # PIDクラス
├── radio.cpp              # RC入力（SBUS受信）
├── rgbled.cpp             # WS2812 LED制御
├── i2c.cpp                # I2C通信（OpenMVなど）
├── CMakeLists.txt         # ビルド設定
└── ...

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