I nte rna t io na l J o urna l o f   Ro bo t ics a nd   Aut o m a t io n ( I J R A)   Vo l. 9 ,   No . 4 Dec em b er   2 0 2 0 p p .   2 4 4 ~ 2 50   I SS N:  2089 - 4 8 5 6 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i jr a . v 9 i 4 . pp 2 4 4 - 2 5 0     244       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij r a . ia esco r e. co m   Dev elo pment of  a real - tim e f ra me w o rk  for farm  mo n itoring   using  drone t echn o lo g y       Adek un le   T.   O y ela m i ,   Adeda y o   S.  A k ina de K ing s ley   C .   O bia nef o   De p a rtme n o M e c h a tr o n ics   E n g i n e e rin g ,   F e d e ra Un i v e rsity   o A g ricu lt u re ,   A b e o k u ta Ni g e ria       Art icle  I nfo     AB S T RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ap r   26 ,   2 0 20   R ev is ed   Ma y   3 1 ,   2 0 20   Acc ep ted   J u n   9 ,   2 0 20       Th is  wo r k   d e v e lo p e d   a   c o st - e ffe c ti v e   fra m e wo rk   fo r   a g ricu l tu rists  t o   re g u larly   m o n it o th e ir  c ro p a g a in st  in tr u d i n g   r o d e n ts  a n d   o th e se c u rit y   c o n c e rn u si n g   m o d e r n   d ro n e   tec h n o lo g y   th r o u g h   c o n f ig u r a ti o n   a n d   d e p lo y m e n o a n   a u t o n o m o u UA wh ich   a lso   fu n c t io n a a   re m o tely   p il o te d   v e h icle .   Th is  wa d o n e   b y   c o n fig u ri n g   a   q u a d c o p ter  c a p a b le  o c a u sin g   a   d istu r b a n c e   wh e n   a   r o d e n t   is  o b se rv e d   t h ro u g h   a n   i n b u il t   a larm   sy ste m   wh o se   so u n d   is  a m p li f ied   to   b e   l o u d   e n o u g h   t o   c a u se   th e   a n ima ls  to   lea v e   th e   fa rm   a re a .   fra m e wo rk   fo re a l - ti m e   ima g e   a n d   li v e   v i d e o   tran sm issio n   fro m   th e   fa rm   to   a   d e sig n a ted   re m o te  b a se   st a ti o n   wa d e v e lo p e d .   T h is  wa a c h iev e d   t h ro u g h   p ro g ra m m in g   c o d e th a c o n fi g u re d   th e   d ro n e   to   o p e ra te  a n   in telli g e n a larm   a n d   o b jec trac k in g   s y st e m wh ich   e n a b les   a   l iv e   fe e d   fr o m   t h e   U A u si n g   Ard u in o   IDE   a n d   M issi o n   P lan n e fo a u to n o m o u s fl i g h c o n tro l.   Th e   re q u isit e   a lg o rit h m s we re   d e v e lo p e d   u sin g   th e   fra m e wo rk   o f   trac k i n g ,   lea rn i n g ,   a n d   d e tec ti o n   i n   th e   O p e n CV   so ftwa re .   Th e   d r o n e   m o v e m e n t   is  e q u a ll y   c o n tro ll e d   re m o tel y   o v e r   a   W i - F n e two r k   u sin g   a n   ES P 8 2 6 6   Wi - F m o d u le   fo re d irec ti o n   a n d   c o n tro l li n g   o f   th e   d r o n e   m o v e m e n to   m o n i to s p e c ifi c   lo c a ti o n s.   K ey w o r d s :   Fra m ewo r k   Miss io n   p lan n er     Qu ad co p ter   R em o tely   p ilo ted   v eh icle    UAV   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Dr .   Ad ek u n le  T .   Oy elam i,   Dep ar tm en t o f   Me ch atr o n ics E n g in ee r in g ,   Fed er al  Un iv er s ity   o f   Ag r icu lt u r e,   Ab eo k u ta  ( FUNAAB),   P.M . B .   2 2 4 0 ,   Ab e o k u ta,   Og u n   State,   Nig er ia .   E m ail:  o y elam iat@ f u n aa b . ed u . n g       1.   I NT RO D UCT I O N   I n v estme n t in   ag r icu ltu r f o r m s   th b asi s   f o r   well - b ein g   an d   p o v er ty   r e d u ctio n   in   Af r ica,   p ar ticu lar ly   am o n g s th e   p o o r est  p eo p le  [ 1 ] .   Op tim izin g   ag r icu ltu r al  p r o f it  th r o u g h   in cr ea s in g   p r o d u ct iv ity   an d   im p r o v ed   y ield   h as  b en ef ited   f r o m   s e v er al  in n o v ativ d ev elo p m en ts   o v er   th y ea r s   in clu d in g   th u s o f   d r o n es’  tech n o lo g y   [ 2 ] .   Ma jo r   ap p licatio n s   f o r   d r o n es  r elate d   to   th e   er ad icatio n   o f   r o d e n ts   in clu d an im al  d etec tio n   th r o u g h   th u s o f   in f r a - r ed   ca m er as,   th d eliv e r y   o f   b aits ,   s ec u r in g   tim ely   h ig h   r eso lu t io n   im ag er y   o f   th e   ar ea   o f   in ter est an d   m an y   m o r [ 3 ] .   Un m an n ed   ae r ial  v e h icles  ( UAV s ) ,   wh ich   ar also   r ef er r ed   to   as  d r o n es  [ 4 ] ,   ar f ly i n g   r o b o ts   th at  ca n   f ly   t h o u s an d s   o f   k ilo m ete r s   o r   in   c o n f i n ed   s p ac es  [ 5 ] .   T h ese  v eh icles  d o   n o ca r r y   a   h u m an   o p er ato r ,   ca n   f ly   r em o tely   o r   a u to n o m o u s ly ,   an d   ca n   ca r r y   leth al  o r   n o n le th al  p ay lo ad s   [ 5 ] .   T h ese  UAVs  ca n   b eq u ip p ed   with   d if f er e n s en s o r s   a n d   e q u ip m en t   to   p er f o r m   d if f e r e n task s   r an g in g   f r o m   ae r ial  p h o to g r a p h y   [ 6 ]   t o   d is aster   s ea r ch   an d   r escu [ 7 ] .   UAVs  ar s em i - au to n o m o u s   o r   f u lly   au to n o m o u s   air cr af ts   th at  ca n   ca r r y   ca m er as,  s en s o r s ,   co m m u n icatio n   eq u ip m e n o r   o th er   p ay lo a d s   [ 8 ] .   Dev elo p m en ts   in   th f ield   o f   u n m an n ed   ae r ial  s y s tem s   ( UAS)   b eg an   s ev er al  d ec ad es  ag o ,   b ef o r th f ir s m an n ed   a ir p lan f lig h o cc u r r ed   in   1 9 0 3   [ 9 ] .   T h f ir s an d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n J   R o b   &   A u to m   I SS N:  2089 - 4 8 5 6       Dev elo p men t o f a   r ea l - time  fr a mewo r fo r   fa r mo n ito r in g   u s in g   d r o n tech n o lo g y   ( A d ek u n le  T.  Oye la mi )   245   m o s p r im itiv d esig n s   o f   UA Vs  wa s   b ased   o n   b allo o n s   an d   f ir s attem p ts   wer m ad in   Fra n ce   in   1 7 8 2   b y   th Mo n tg o l f ier   b r o th er s   [ 9 ]   UAVs  ar clas s if ied   b ased   o n   d if f er e n p ar am eter s .   I n   co n s id er in g   civ il  an d   m ilit ar y   a p p licatio n s ,   UAVs  ar clas s if ied   as  MA V s   ( m icr o   o r   m i n iatu r air   v eh i cles ) ,   NAVs  ( n an o   air   v eh icle s ) ,   VT OL   ( v er tical  tak e - o f f   a n d   lan d in g ) ,   L AS E   ( lo altitu d e,   s h o r t - en d u r an ce ) ,   L ASE  clo s e ,   L AL E   ( lo altitu d e,   lo n g   en d u r a n ce ) ,   MA L E   ( m e d iu m   altitu d e,   lo n g   en d u r a n ce ) ,   a n d   HAL E   ( h ig h   altitu d e,   lo n g   en d u r an ce [ 5 ] .   UAVs  ca n   also   b class if ied   b ased   o n   th eir   p er f o r m a n ce   ch ar ac t er is tics   wh ich   in clu d weig h t,  win g   s p an ,   win g   lo ad in g ,   r an g e,   m ax im u m   altitu d e,   s p ee d ,   en d u r a n ce ,   an d   p r o d u ctio n   co s ts   [ 5 ,   10] .   S.   W ar d ,   et  a l .,  [ 1 1 ]   d ev elo p e d   a   UAV  th at  m o v es  ah ea d   o f   u s er ,   e q u ip p e d   with   lo w - co s th er m al  ca m er a n d   s m all  o n b o ar d   c o m p u ter   th at  id en tifie s   h ea s ig n atu r es  o f   tar g et  an im al  f r o m   p r ed ete r m in ed   altitu d e   an d   tr a n s m its   th at  tar g et’ s   GPS  co o r d in ates.  T h e   s y s tem ,   co n s is tin g   o f   a   q u ad r o to r   UAV  ( 3 DR   I R I S),   an   au t o p ilo ( Pix h aw k ) ,   a   th er m al  ca m er ( FLI R   L ep to n ) ,   m ic r o co m p u ter   ( R asp b er r y   Pi  2 )   an d   GPS  ( 3 DR   b r an d )   m o d u le,   was   ca p ab le  o f   au to n o m o u s ly   lo c atin g   an im als  f r o m   p r e d eter m in ed   h eig h an d   g e n er ates  m ap   s h o win g   th e   lo ca tio n   o f   t h an im als ah ea d   o f   th u s er   [ 1 1 ] .   T h wo r k   o f   [ 1 2 ]   f o cu s ed   o n   th d e v elo p m e n an d   im p l em en tatio n   o f   an   o n - b o ar d   c o m p u tin g   m o d u le   in   a n   UAV  b ased   o n   lo w - co s s in g le - b o ar d   co m p u ter .   T h is   m o d u le  tr an s m its   t h d ata   g ath er e d   b y   its   attac h ed   s en s o r s   ( GPS,  im ag e,   an d   o th er   UAV  s en s o r s )   to   a   b a s e   s tatio n .   At  t h b as s tatio n ,   th e   GPS  co o r d in ates  ar s u b s eq u en tly   u s ed   to   tr ac k   th tr ajec to r y   in   u s er   in ter f ac b ased   o n   Go o g le  Ma p s .     T h m o b ile  s tatio n   was  d ev el o p ed   u s in g   C   p r o g r am m in g   la n g u ag e   o n   a   R asp b er r y   Pi  s in g le  b o ar d   co m p u ter   with   L in u x   d is tr ib u tio n .   I ca p tu r es  im ag es  u s in g   a   web ca m   an d   u s es  co n v en tio n al  GPS  m o d u le   to   ac q u ir e   th latitu d e/lo n g itu d e.   T h e   a cq u ir ed   d ata  is   th en   s u b s eq u en tly   s en to   th e   b ase  s tatio n   th r o u g h   W i - Fi  co m m u n icatio n   lin k .   T h b ase   s tatio n   co m p r is es  o f   web   ap p licatio n ,   d ev elo p ed   in   N o d e. J s ,   with   g r ap h ical  in ter f ac to   s h o ( in   r ea l tim e )   th tr ajec to r y   o f   t h UAV.   A.   Ma zu r   [ 1 3 ]   d ev elo p ed   an   au to n o m o u s   m u ltiro t o r   UA V   ( h ex ac o p ter )   o p er ated   an d   co n tr o lled   th r o u g h   4 G   L T E   u s in g   o n b o a r d   G PS   an d   im a g p r o ce s s in g   wh ich   was  ca p ab le  o f   in tellig e n r em o te   way p o i n n av ig atio n   an d   im ag e   p r o ce s s in g   b y   u tili zin g   m o d er n   c o m m u n icatio n   n etwo r k s .   T h h ex ac o p ter   was  em p lo y ed   to   ca r r y   o u o b ject  tr ac k in g   an d   s u r v eillan ce   b y   co o r d in atin g   its   f lig h t   p atter n s   b ased   o n   im a g e   p r o ce s s in g   alg o r it h m s   b ein g   i m p lem en ted   [ 1 3 ] .   q u ad co p ter   was  d esig n ed   to   o b tain   s tab le  f lig h t,  g ath er   an d   s to r C O 2   d ata   u s in g   KK  2 . 1 . 5   f lig h t   co n tr o ller   b o ar d   b y   [ 1 4 ] .   I n   th is   s tu d y ,   th q u ad co p te r   was  ca p ab le  o f   f ly in g   an d   lan d in g   i n   s tab le  m an n er ,   d eter m in in g   its   ex ac t   lo ca tio n   f r o m   GSM  d ata,   an d   also   s to r in g   a n d   lo g g i n g   C O 2   d ata  o b tain ed .   T h s y s tem   was  im p lem en ted   u s in g   m o t o r s ,   elec tr o n ic  s p ee d   co n tr o ller s ,   Ar d u in o   d ev elo p m en b o ar d ,   s en s o r   b o ar d s ,   b atter ies,  tr an s m itter ,   r ec ei v er ,   GPS  m o d u le,   an d   SIM   ca r d   wh ich   wer e   all  in ter f ac ed   ac co r d in g ly   wh ile   th PID   co n tr o ller   was tu n ed   f o r   s tab ilit y .   An   au to n o m o u s   q u ad co p ter   d r o n e ,   f itted   with   GPS   tr ac k in g   s y s tem ,   a n d   p r o g r am m ed   to   au to n o m o u s ly   f ly   f r o m   o n lo ca tio n   to   an o th er   u s in g   GPS  co o r d in ates  was  d ev elo p e d   b y   [ 1 5 ] .   E x ec u tio n   o f   th d r o n e’ s   s o f twar b eg in s   w ith   th u s er   b ein g   p r o m p ted   t o   en ter   a   s et  o f   d esti n atio n   lat itu d an d   lo n g itu d v alu es  in   d ec im al  f o r m ,   n e g at iv n u m b e r s   ar u s ed   f o r   s o u t h er n   an d   wester n   co o r d in ates  [ 1 5 ] .   T h in p u tted   v alu es  ar co n v e r ted   in to   f ee t   an d   co m p ar ed   to   t h GPS  r ec eiv er s   v alu es  wh ich   ar also   co n v e r ted   to   f ee t .   T h d if f e r en ce   in   t h ese  v alu es  d eter m in es  th d esti n atio n s   d ir ec tio n   d ep e n d in g   o n   i f   th la titu d d if f er e n ce   is   p o s itiv o r   n eg ativ e.   T h d r o n wo u ld   th en   lift  o f f   an d   m an eu v er   to   its   d es tin atio n ,   m ain tain in g   s tab ilit y   alo n g   th way   u s in g   th PID   c o n tr o ller .   W h en   it a r r i v es a t its   d esti n atio n ,   with   m ar g in   o f   er r o r   o f   two   f ee t in   eith er   d ir ec tio n ,   it wo u ld   s lo w ly   s p in   d o wn   its   m o to r s   u n til it   r etu r n e d   to   its   p r eset g r o u n d   l ev el  [ 1 5 ] .   T h is   wo r k   f o cu s es  o n   d ev e lo p in g   l o ca ca p ac ity   i n   th e   d ep lo y m en a n d   r e - co n f ig u r atio n   o f     an   au to n o m o u s   UAV  f o r   g en er al  s u r v eillan ce   b u with   s p e cif ic  ap p licatio n   i n   f ar m   m o n ito r in g .   Ap a r f r o m   th g en er al  f r am ewo r k   f o r   r ea l - tim im a g an d   liv v id e o   tr an s m is s io n   f r o m   th f ar m   to   a   d esig n ated   r em o te   b ase  s tatio n ,   th wo r k   eq u ally   d ev elo p ed   p latf o r m   f o r   th d r o n m o v em en to   b co n tr o lled   r em o tely   o v er     W i - Fi  n etwo r k   f o r   r ed ir ec t io n   th er e b y   m ak in g   it  p o s s ib le  f o r   th d r o n to   ch a n g it s   p r e - p r o g r a m m e d     f lig h p atter n   wh en   in t r u d er s   ar s en s ed   in   s o m e   o th er   lo ca tio n s   th er eb y   m ak in g   th s u r v eillan ce   s y s tem     m o r in tellig en t.         2.   RE S E ARCH   M E T H O   2 . 1 .   Unm a nn ed  a er ia l v ehicle   UAVs  u s u ally   h av th r ee ,   f o u r ,   s ix   o r   ev en   eig h r o to r s   f o r   s tab le  f lig h [ 1 6 ] .   T h UAV    r eq u ir es  b o th   h ar d wa r an d   s o f twar co m p o n en ts   to   c o n f i g u r it.  T h UAV  is   ca p ab le   o f   b ein g   d ep lo y ed     as  an   au t o n o m o u s   UAV  o r   R em o tely   P ilo ted   Veh icl ( R PV) .   T h e   UAV  s ch em a tic  is   as  s h o wn   i n     Fig u r 1   wh ile  all  th b asic  co m p o n e n ts   o f   th co n s titu en h ar d war an d   s o f twar co m p o n en ts   ar as    lis ted   b elo w .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N : 2 0 8 9 - 4 8 5 6   I n J   R ob  A u to m Vo l.  9 ,   N o .   4 Dec em b er   2 0 2 0   :   2 4 4     250   246       Fig u r 1 .   Sch em atic  d iag r am   o f   UAV       2 . 1 . 1 .   H a rdwa re   co m po nents   -   DJI  2 2 1 2 /9 2 0   k b r u s h less   DC   m o to r   -   B L   HE L I   3 0   elec tr o n ic  s p ee d   co n tr o ller   ( E SC )   -   UB L OX  NE O - M8 g lo b al  p o s itio n in g   s y s tem   ( GPS)  m o d u l e   -   Ar d u p ilo t Flig h t Co n tr o ller   A PM  2 . 8   -   L ith iu m - p o l y m er   b atter y   -   FS   i6   an d   FS iA6   R C   tr an s m itt er   an d   r ec eiv er   -   F4 5 0   p r o p eller s   -   F4 5 0   ar m s   -   R asp b er r y   Pi 3   B b o ar d   -   R asp b er r y   Pi  ca m er with   n ig h t v is io n   len s   -   L an d in g   g ea r s     2 . 1 . 2 .   So f t wa re   co m po nent   a.   Miss io n   p lan n er   s o f twar e   Miss io n   p lan n er   is   g r o u n d   co n tr o s tatio n   f o r   Ar d u p ilo t.  I p r o v i d es  s etu p   a n d   f ly in g   s u p p o r t,   r ev iew  o f   r ec o r d ed   f lig h t,  p o i n t - an d - click   wa y p o in e n tr y   u s in g   Go o g le  m ap s ,   co n f ig u r at io n   o f   s ettin g s   f o r   th air f r a m e,   s elec tio n   o f   m i s s io n   co m m an d s .   s am p l e   f lig h p atter n   o b tain ed   f r o m   t h Miss io n   Plan n er   s o f twar is   s h o wn   in   Fig u r 2 .   b.   I m ag p r o ce s s in g   Du r in g   au to n o m o u s   f lig h o f   t h UAV,   th s y s tem   is   ca p ab le  o f   tr ac k in g   in tr u d er s /r o d e n ts   d etec ted   with in   th e   p er im eter   o f   th s u r v eillan ce   ar ea .   Als o ,   th UA is   ca p ab le  o f   aler tin g   s p ec if ied   p er s o n n el   ( s ec u r ity   p e r s o n n el)   in   t h ca s o f   d etec tin g   a n   in tr u d er   u s in g   R asp b er r y   Pi  3   B B o ar d   an d   R asp b er r y   Pi  C am er with   n ig h v is io n   len s .   I n s tr u ctio n s   wer g i v en   to   th s y s tem   to   b a b le  to   ca r r y   o u t h n ec ess ar y   ac tio n   o n   in f o r m atio n   o b tain ed   f r o m   th e   ca m er a   f ee d .   Ob ject  tr ac k in g   alg o r ith m   was  d ev elo p ed   u s in g   C o n v o lu tio n al  Neu r al  Netwo r k s   ( C NN)   wh ich   was tr ain ed   a n d   d ep l o y ed   o n to   th r asp b e r r y   p i.    Sam p le  im ag es  o f   d if f er e n o b jects  wer g o tten   f r o m   an   o n lin s o u r ce   an d   t h m o d el   was  tr ain ed   u s in g   tem p late  o f   th Go o g le  tr ain ed   m o d el.   T h m o d el  was  tr ain ed   to   id en tify   o b jects  f r o m   f r am in   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n J   R o b   &   A u to m   I SS N:  2089 - 4 8 5 6       Dev elo p men t o f a   r ea l - time  fr a mewo r fo r   fa r mo n ito r in g   u s in g   d r o n tech n o lo g y   ( A d ek u n le  T.  Oye la mi )   247   v id eo   a n d   id en tify   with   a   co n f id en ce   in te r v al  o f   a b o v e   6 0 %.  b o u n d in g   b o x   is   cr ea te d   ar o u n d   th e   im ag es   ca p tu r ed   b y   th e   ca m er a n d   co m p ar e d   with   th m o d el  t r ain ed .   On ce   t h co n f id en ce   in ter v al,   wh ich   is     th s im ilar ity   lev el,   is   ab o v 7 0 %,  th s y s tem   ac tiv ates  t h b u zz er   to   cr ea te  an   alar m   s y s tem   an d   aler t     th n ec ess ar y   p er s o n n el.   T h r asp b e r r y   p was  b o o t   lo ad ed   with   R asp b ian   OS  wh ic h   wo u ld   en a b le  th e   tr ac k in g   alg o r ith m s     to   f u n ctio n   well  an d   ea s ily   im p lem en ted .   L i n u x   o p e r atin g   s y s tem   was  u s ed   as  th co m m u n icatio n     lin k   b etwe en   th r asp b er r y   p i   an d   th e   p er s o n al  co m p u ter .   T h s cr ee n s h o ts   o f   th e   B o o lo ad in g   R asp b er r y   Pi   with   R asp b ian   OS a r s h o wn   in   Fig u r 3 .           Fig u r 2 .   Miss io n   p lan n er   f lig h t scr ee n             Fig u r 3 .   B o o t lo ad in g   R asp b er r y   p i w ith   R asp b ian   OS       c.   R em o te  n av ig atio n   T h s y s tem   is   ca p ab le   o f   r e m o te  n a v ig atio n   co n tr o in   wh ich   th s y s tem   ca n   b co n tr o lled   a n d   r ed ir ec ted   f r o m   a   r em o te  lo ca tio n .   T o   ef f ec tiv ely   im p le m en th is   s y s tem ,   E SP 8 2 6 6   W i - Fi  Mo d u le  an d     SFM - 2 7   DC   3 - 24   b u zz e r   c o m p o n en ts   ar u s ed .   T h e   W i - Fi  m o d u le  was   co n n ec ted   to   th telem etr y   p o r o f   th f lig h co n tr o ller   v ia  te lem etr y   ca b le.   T h s y s tem   was  p o wer ed   o n   a n d   th W i - Fi  m o d u le  h o s ted     n etwo r k   o n   th s y s tem   wh i ch   was  co n n ec te d   v ia  a   lap to p .   T h e   Miss io n   p lan n er   s o f twar was  o p en e d   an d   co n n ec ted   to   t h f lig h co n tr o ller   v ia  th UDP  p r o to co wh i ch   th en   g a v two - way   co n n ec tio n   to   an d   f r o m   th UAV  in   wh ich   d ata  is   s en t.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N : 2 0 8 9 - 4 8 5 6   I n J   R ob  A u to m Vo l.  9 ,   N o .   4 Dec em b er   2 0 2 0   :   2 4 4     250   248   3.   RE SU L T S AN AN AL Y SI   T h q u ad c o p ter   was  p o wer e d   b y   th 5 0 0 0   m Ah   L i P o   b atter y .   I was  r ec o r d ed   th at  th f lig h   tim p r o v id ed   b y   th b atter y   was  ap p r o x im ately   2 5   m in u tes  at  h alf   th r o ttle  wh ile  test in g   o n   p o r tio n   o f     th f ar m lan d .   I was  in   th r em o te - co n tr o lled   f lig h th a th is   was  o b s er v ed   wh en   th s y s tem   was  p u   in to   co n tin u o u s   f lig h t.   T h e   q u ad co p ter   was  p o wer e d   b y   th 5 0 0 0   m Ah   L i P o   b atter y .   I t   was  r ec o r d ed   th at     th f lig h t   tim was  ap p r o x im ately   1 5   m in u tes  at  f u ll  th r o ttle  an d   2 5   m in u tes  at  h al f   th r o ttle.  I was  in     th r em o te - co n t r o lled   f lig h t h at  th is   was   o b s er v ed .   W ay p o in ts   wer u p lo ad ed   o n   th e   q u ad co p te r   an d   it    was  o b s er v ed   th at  th e   d r o n e   ( Fig u r 4 )   f o llo wed   th wa y p o in ts   with   s o m e   d is cr ep an cie s   d u t o   th e   f lig h t   in s tab ilit y .   Af ter   g o in g   th r o u g h   ea ch   way p o in t,  it r etu r n ed   to   th lau n ch   p o s itio n   an d   lan d e d .   T h lan d i n g   g ea r s   o f   t h U AV  wer d esig n e d   an d   c u s t o m ized   u s in g   th e   PTC  C r eo   Par am etr ic    d esig n   s o f twar e.   T h d esig n e d   C AD  m o d el  was  co n v er te d   to   . s tl  ( s ter eo lith o g r a p h y )   f o r m at  r ep r esen tin g     th r ee - d im en s io n al  s u r f ac a s   an   ass em b ly   o f   p lan ar   tr ian g les.  T h b u ild   o r ien tatio n   w as  d esig n ed   in   s u ch     way   t h at  th x - y   p lan m a k es  th m o d el  to   b co n v en i en tly   p o s itio n ed   an d   en s u r in g   th at  th s h o r test   d im en s io n   is   i n   th e   d ir ec t io n   th e r eb y   r ed u cin g   th e   n u m b er   o f   la y er s   an d   s h o r ten i n g   th e   b u ild   tim e.     T h s licin g   s o f twar e   u s ed   to   c o n v er t   th . s tl  m o d el   to   g - co d e s   f o r   t h e v en tu al  3 p r in tin g   is   C UR A.   Fig u r 5   s h o ws th cu s to m ized   lan d in g   g ea r   d esig n e d   an d   3 D - p r i n ted   f o r   th d r o n e   T h r asp b er r y   p i,  b ein g   b o o t   lo ad ed   with   t h R asp b ian   o p er atin g   s y s tem   v ia  NOOBS   s o f twar e,     was  p o wer ed   o n   an d   all  co m p o n en ts   wer e   in   g o o d   c o n d iti o n .   I s u cc ess f u lly   co n n ec ted   to   W i - Fi  n etwo r k   h o s ted   an d   co u l d   s en d   an d   r ec eiv d ata.   T h ca m e r was  co n n ec ted   to   th ca m er p o r a n d   th in te r f ac was  en ab led   o n   th r asp b e r r y   p i.  Sam p le  im ag es  wer tak en   an d   v id eo s   wer r ec o r d ed   to   test   th o p er atio n   o f     th ca m er as sh o wn   in   Fig u r e   6 .   R ea l - tim im ag er y   an d   v id e o   f ee d   f r o m   th e   d r o n e   m o v em en ts   wer tr a n s m itted   o v e r   W i - Fi   to     th co m p u ter   s y s tem   o n   wh ich   it  is   b ein g   v iewe d .   Alth o u g h ,   d u to   th f lu ctu atio n   in   th e   n etwo r k ,   th er was  laten cy   in   th v id eo   s tr ea m   b e in g   tr an s m itted ,   th u s ,   it   ca n   b co n s id er e d   as  n ea r   r ea l - tim e .   T h e   v id eo   s tr ea m   was  h o s ted   o n   VL C   m ed ia  p l ay er   o n   a   lap to p   an d   s ev er al  m o b ile  p h o n es  t o   v e r if y   its   m o b ilit y   an d   ea s o f   co n n ec tio n .             Fig u r 4 .   C o n f ig u r e d   UAV           Fig u r 5 .   3 C AD  m o d el  o f     th lan d in g   g ea r       Fig u r 6 .   Sam p le  im a g tak en   b y   ca m er   to   test   its   f u n ctio n ality       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n J   R o b   &   A u to m   I SS N:  2089 - 4 8 5 6       Dev elo p men t o f a   r ea l - time  fr a mewo r fo r   fa r mo n ito r in g   u s in g   d r o n tech n o lo g y   ( A d ek u n le  T.  Oye la mi )   249   T h s y s tem   was  co n f ig u r ed   to   f o llo t h f lig h p atter n   c u r r en tly   ac tiv in   its   m em o r y   an d   ea c h     f lig h p an   h as  h o m lo ca ti o n .   Dif f er e n n av ig atio n   p o i n ts   wer d ev elo p ed   a n d   u p lo ad ed   to   th f lig h t   co n tr o ller   wh ich   was  co n n ec ted   v ia  th W i - Fi  n etwo r k   f r o m   th r em o te  d ev ice.   T h s y s tem   was  o b s er v ed     to   tr an s it  b etwe en   d if f er e n t   way p o in ts   with   a   litt le  d e lay   in   tr a n s itin g   d u e   to   tim tak en   to   u p l o ad     th n ew  way p o i n ts .   Sen s o r s   wer p lace d   at  s tr at eg ic  lo ca tio n s   o n   th a r ea   b ein g   m o n ito r e d .   T h ese  s en s o r s ,   wh ic   ar u ltra s o n ic,   p ass iv in f r ar ed   ( PIR)  an d   m o tio n   s en s o r s ,   d etec u n ex p ec te d   an d   u n wan ted   m o tio n   i n     th at  ar ea   an d   r aise  an   alar m   b y   ac tiv atin g   a   lam p   at  th b ase  s tatio n .   W h ile  d if f er en f l ig h p atter n s   h a v   b ee n   co n s tr u cted   f o r   ea ch   l o ca tio n   o f   th s en s o r s ,   th e   ad m in is tr ato r   o n ly   u p lo ad s   th f lig h p atter n   co r r esp o n d in g   to   t h lo ca tio n   o f   in ter est  an d   th UAV  au t o m atica lly   r ep r o g r am   its   f lig h r o u te  to   th n ew  f lig h r o u te  an d   m o v es  to   th n ew  lo ca tio n   f o r   s u r v eillan ce   wh ile  tr an s m itti n g   im ag er y   to   th b ase     s tatio n .   Af ter   s atis f ac to r y   s u r v eillan ce ,   th ad m in is tr ato r   u p lo ad s   th d ef au lt  s u r v eillan ce   f lig h p atter n     an d   th UAV  r etu r n s   to   s u r v ei llan ce .       4.   CO NCLU SI O   s u r v eillan ce   d r o n h as  b e en   s u cc ess f u lly   co n f ig u r ed   a n d   d e p lo y ed   an d   a d eq u ately   eq u ip p e d     with   r em o te  n av ig atio n   an d   f lig h p atter n   co n tr o wh ich   ca n   b u s ed   f o r   lar g s ca le   f ar m   m o n ito r i n g .     Usi n g   r asp b er r y   p i   b o a r d ,   liv d ata  was  ca p tu r e d   in   t h f o r m   o f   a   v id e o   s tr ea m   an d   tr an s m itted   o v er   W i - Fi  n etwo r k   to   b d is p lay ed   u s in g   VL C   p lay e r   o n   an y   d e v ice.   W ith   th g r a p h ics  p r o ce s s in g   ca p ab ilit y   o f     th b o ar d ,   im ag es  ar p r o ce s s ed   to   d etec th p r esen ce   o f   an im als  o r   h u m an   in t r u d er s   an d   a n   alar m     s y s tem   o n   b o ar d   th UAV  is   t r ig g er ed .       RE F E R E NC E S     [1 ]   F o o d   a n d   Ag ric u lt u re   Org a n iza ti o n   o f   t h e   Un it e d   Na ti o n s T h e   fu t u re   o f   f o o d   a n d   a g ricu lt u r e Tren d s   a n d   c h a ll e n g e s,   2 0 1 7 .     [2 ]   R.   G iac o m o   a n d   G .   Da v id ,   Un m a n n e d   Ae rial  S y ste m (UA S i n   Ag ricu lt u re Re g u latio n a n d   G o o d   P ra c ti c e s,   E - Ag ric u lt u re   in   Actio n Dr o n e s f o r   Ag ric u lt u re ,   2 0 1 7 .     [3 ]   K.  J.  Ca m p b e ll ,   e t   a l . T h e   n e x t   g e n e ra ti o n   o r o d e n e ra d ica ti o n s:  In n o v a t iv e   tec h n o l o g ies   a n d   to o ls  t o   imp r o v e   sp e c ies   sp e c ifi c it y   a n d   in c re a se   th e ir  fe a sib il it y   o n   islan d s,   Bi o l o g ica Co n se rv a ti o n ,   v o l.   1 8 ,   n o .   5 ,   p p .   4 7 5 8 ,   2 0 1 5 .     [4 ]   A.  M .   Ba p p y ,   e a l . De sig n   a n d   De v e lo p m e n o U n m a n n e d   Ae rial  Ve h icle   (Dro n e fo Civ i Ap p li c a ti o n s,   Ba c h e lo Th e sis,  E lec tri c a a n d   El e c tro n ic E n g i n e e rin g ,   BRAC   Un i v e rsity ,   2 0 1 5 .     [5 ]   M .   Ha ss a n a li a n   a n d   A.  A b d e lk e fi,   Clas sifica ti o n s,   a p p li c a ti o n s,   a n d   d e si g n   c h a ll e n g e o f   d r o n e s:  re v iew ,   Pro g re ss   in   Aer o s p a c e   S c ie n c e s,  v o l.   9 ,   n o .   1 ,   p p .   9 9 1 3 1 ,   2 0 1 7 .     [6 ]   M .   Br y so n ,   e t   a l . Airb o rn e   v isi o n - b a se d   m a p p i n g   a n d   c las sifica ti o n   o f   larg e   fa rm lan d   e n v iro n m e n ts,   J o u rn a o f   Fi e ld   R o b o ti c s,  v o l.   2 7 ,   n o .   5 ,   p p .   6 3 2 6 5 5 ,   2 0 1 0 .     [7 ]   R.   Ve n t u ra   a n d   P .   U.  Li m a ,   S e a rc h   a n d   Re sc u e   R o b o ts:  Th e   C i v il   P ro tec ti o n   Tea m o f   t h e   F u tu re ,   2 0 1 2   T h ird   In ter n a t io n a C o n fer e n c e   o n   Eme rg in g   S e c u rity T e c h n o lo g ies ,   Li sb o n ,   2 0 1 2 ,   p p .   1 2 - 19   [8 ]   A.  O.  Ag b e y a n g i,   J.  O .   Od iete ,   a n d   A.  B.   Olo r u n lo m e ru e ,   Re v iew   o n   UA Vs   u se d   fo Ae rial  S u rv e il l a n c e ,   J o u rn a l   o M u lt i d isc ip l in a ry   En g in e e rin g   S c ien c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   v o l.   3 ,   n o .   1 0 ,   p p .   5 7 1 3 5 7 1 9 ,   2 0 1 6 .     [9 ]   B.   Ba b u ,   K.  Ka n d a sa m y ,   J.  D.  Na ll a siv a m M o d e li n g   o Un m a n n e d   S u rv e il la n c e   Airc ra ft,   In ter n a ti o n a J o u rn a l   o L a tes En g i n e e rin g   Res e a rc h   a n d   A p p li c a ti o n s (IJL ER A) v o l.   2 ,   n o .   1 1 ,   p p .   4 1 - 4 8 ,   2 0 1 7 .     [1 0 ]   M .   A.  Di n e sh ,   e t   a l . De v e lo p m e n o f   a n Au to n o m o u Dro n e   fo r   S u rv e il lan c e   Ap p li c a ti o n ,   I n ter n a t io n a Res e a rc h   J o u rn a o E n g i n e e rin g   a n d   T e c h n o l o g y   (IR J E T ),   v o l.   5 ,   n o .   8 ,   p p .   3 3 1 - 3 3 3 ,   2 0 1 8 .     [1 1 ]   S .   Ward ,   e a l .,  Au to n o m o u U AV wild li fe   d e tec ti o n   u sin g   t h e rm a ima g in g ,   p re d icti v e   n a v ig a ti o n   a n d   c o m p u ter   v isio n ,   in   2 0 1 6   IEE Aer o sp a c e   Co n fer e n c e ,   Big   S k y ,   M T,   2 0 1 6 ,   p p .   1 - 8   [1 2 ]   G .   L .   S .   Va le,  Ra sp b e rry   Dro n e :   Un m a n n e d   Ae rial  Ve h icle   (UA V ),   M a ste Th e sis,  Tele c o m m u n ica ti o n a n d   In fo rm a ti o n   E n g i n e e rin g ,   In st it u t o   S u p e rio r   Téc n ico ,   Li sb o a ,   P o rtu g a l,   2 0 1 5 .     [1 3 ]   A.  M a z u r,   Au to n o m o u o p e ra ti o n   a n d   c o n tro o a   M u lt ir o to U n m a n n e d   Ae rial  Ve h icle   th r o u g h   4 G   LT u sin g   o n b o a rd   G P S   a n d   ima g e   p r o c e ss in g ,   F i n a Ye a P ro jec Re p o rt,   F a c u l ty   o E n g i n e e rin g ,   C o m p u ti n g   a n d   M a th e m a ti c s,  Th e   Un i v e rsity   o Wes tern   Au stra li a ,   2 0 1 4 .     [1 4 ]   D.  R.   E m m a n u e l ,   S .   Ja sw a n th ,   a n d   J.  M .   Ku m a r,   De sig n   a n d   imp l e m e n tatio n   o Qu a d c o p ter  d r o n e   with   KK   2 . 1 . 5   fli g h t   c o n tro ll e r,   Ca p st o n e   P ro jec Re p o rt,   S c h o o o El e c tro n ics   a n d   C o m m u n ica ti o n   En g in e e rin g ,   Lo v e l y   P ro fe ss io n a U n iv e rsit y ,   I n d ia,   2 0 1 6 .   [1 5 ]   C.   Ro b e rts,   G P S   G u id e d   Au t o n o m o u Dr o n e ,   Un iv e rsity   o f   Ev a n sv il le,  C o ll e g e   o E n g in e e rin g   a n d   C o m p u ter   S c ien c e ,   Ev a n sv il le,  I n d ia n a ,   2 0 1 6 .   [1 6 ]   X.  S h e n ,   J.  F a n ,   a n d   H.  Wan g ,   De sig n   a n d   sim u lati o n   o e ig h t - ro to u n m a n n e d   a e rial  v e h icle   b a se d   o n   h y b ri d   c o n tro sy ste m ,   In ter n a ti o n a J o u rn a l   o f   Aer o sp a c e   En g in e e rin g ,   2 0 1 8 .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N : 2 0 8 9 - 4 8 5 6   I n J   R ob  A u to m Vo l.  9 ,   N o .   4 Dec em b er   2 0 2 0   :   2 4 4     250   250   B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS       Dr .   Adeku n le  T.   O y e la m i   h o l d a   P h . D .   d e g re e   in   M e c h a n ica l   En g i n e e rin g   wit h   a   b ias   fo Co m p u ter  Ai d e d   E n g in e e rin g .   He   c u rre n tl y   lec tu re a th e   d e p a rtme n o f   M e c h a tro n ics   En g i n e e rin g ,   F e d e ra U n iv e rsit y   o A g ricu lt u re ,   A b e o k u ta,   Nig e ri a   a n d   so m e   o th e   c o u rse h e   tea c h e a b o th   u n d e rg ra d u a te  a n d   p o st g r a d u a te  lev e ls  i n c lu d e :   In tro d u c ti o n   to   M e c h a tr o n ics   En g i n e e rin g ;   Ad v a n c e   Co m p u ter  Aid e d   De sig n   a n d   M a n u fa c tu rin g ;   a n d   Co m p u ters ,   Op ti m iza ti o n ,   a n d   De sig n .         Aki n a d e   Aded a y o   S .   is  a   g ra d u a te  o t h e   d e p a rtme n o f   M e c h a tro n ics   E n g i n e e rin g ,   F e d e ra l   Un iv e rsity   o A g ricu lt u re ,   Ab e o k u ta,  Ni g e ria.  His   a re a   o f   i n tere st  i in   Ro b o ti c s,  Au to m a ti o n   a n d   Co n tr o ls E n g i n e e rin g .         O b ia n e fo   K in g sle y   C.   is  a   g ra d u a te  o th e   d e p a rtme n o M e c h a tro n ics   En g in e e ri n g ,   F e d e ra Un iv e rsity   o A g ricu lt u re ,   Ab e o k u ta,  Ni g e ria.  His   a re a   o f   re se a rc h   in tere st  re v o l v e ro u n d   e m b e d d e d   sy ste m s.                 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.