clever-show/docs/en/start-tutorial.md

Quick start with Clever 4 quad

Equipment list

clever-show is a software suite to operate multiple quadrocopters over a network. The following equipment is required for full operation:

• One or more of Clover 4 quadcopters based on clover software.
• A computer with Ubuntu 18.04 operating system to control quadrocopters using the server application.
• Wifi router operating at 2.4 GHz, or at 5.8 GHz if this frequency is supported by wifi modules of copters and a PC.

Software preparation

Copter show operation software consists of 2 main parts - server application and client part, which is provided as an image for Raspberry Pi.

The latest image version at the moment: v0.4-alpha.3.

Download image for Raspberry Pi and source code to your computer. Extract the source code to a convenient directory.

The server application and the copter image must be the same version for them to work together properly.

Router setup

To operate one or more copters, you need to connect copters and the server to the same wireless network. It requires a separate wifi router with a known SSID and password.

Client Installation and startup

• Flash the image to a microSD card using Etcher.
• Insert the microSD card into Raspberry Pi on the copter and turn it on. Wait until the network clever-show-XXXX appears.
• Connect to the copter network using the password cloverwifi.
• Connect to Raspberry Pi on your copter via SSH using the static IP 192.168.11.1, username pi and password raspberry.

ssh pi@192.168.11.1

• After connection, run the client configuration script client-setup with the specified parameters - wirele access point name (SSID), access point password (password), copter name (copter name). The copter will switch to the wifi client mode of the specified access point and configure the clever-show client to autorun Raspberry Pi.

sudo client-setup <SSID> <password> <copter name>

• Теперь при запуске серверного приложения настроенные коптеры будут отображаться в виде строк в таблице. Также можно подключаться к Raspberry Pi на коптере по его имени с добавкой .local через ssh в указанной при настройке wifi сети, например ssh pi@clover-1.local, пароль raspberry.

Подробная документация по настройке клиентской части находится здесь.

Установка и запуск сервера

• Установите chrony на ваш компьютер для синхронизации времени с коптерами:

sudo apt install chrony

• Установите необходимые python-пакеты с помощью команды (запущенной из директории с исходным кодом)

pip3 install -r requirements.txt

• Подключитесь к wifi сети роутера, к которому подключены коптеры.
• Скопируйте файл настроек chrony в /etc/chrony/chrony.conf. Если ip адрес сети начинается не с 192.168., то исправьте адрес после слова allow в скопированном файле настроек.
• Перезапустите сервис chrony

sudo systemctl restart chrony

• Перейдите в директорию сервера из директории с исходным кодом и запустите сервер

cd clever-show/server
python3 server.py

• Через некоторое время коптеры с настроенным образом подключатся к серверу и отобразятся в виде строк в таблице.

Подробная документация по настройке серверной части находится здесь.

Подготовка коптера

Дальнейшие инструкции написаны для коптеров, элементы которых расположены согласно инструкции по сборке. Полётный контроллер коптера должен быть предварительно настроен и откалиброван согласно статьям по настройке:

• Первоначальная настройка
• Калибровка датчиков
• Настройка пульта
• Полётные режимы

Перед тем как приступать к настройке программного обеспечения, проверьте, что коптер управляется с пульта в режиме Stabilized.

Включите коптер и запустите серверное приложение на компьютере. Дождитесь подключения коптера к серверу и отображения данных его телеметрии в таблице.

Проверка позиционирования

Для автономного воспроизведения анимации все коптеры должны иметь настроенную систему позиционирования. Образ clever-show для коптера настроен по умолчанию на полёт с использованием optical flow: на коптере должен быть установлен лазерный дальномер, а камера должна быть наклонена вниз шлейфом назад. Данная система позиционирования подходит для демонстрации полёта одного коптера или же для синхронного полёта нескольких коптеров по одной и той же анимации внутри помещения.

Перед проверкой автономного взлёта проведите автоматическую проверку корректности настроек коптера согласно статье.

Проверьте, что коптер удерживает позицию автономно: отметьте чекбокс около названия коптера и нажмите кнопку Takeoff в правой панели интерфейса сервера. Коптер должен взлететь на высоту, указанную в параметре takeoff_height раздела FLIGHT конфигурации клиента. По умолчанию эта высота равна 1 метр. Если коптер взлетел и удерживает позицию на высоте 1 метр, проверка пройдена. Посадите коптер на землю, нажав на кнопку Land или Land All. Внимание! Для вашей безопасности рекомендуется проводить проверку автономного взлёта с включенным пультом и возможностью перехвата коптера в режим ручного управления.

Вы можете настроить коптер на другую систему позиционирования. Официально поддерживаются следующие системы позиционирования:

• optical flow
• aruco
• gps

Подробная информация про работу с системами позиционирования и их настройку находится здесь.

Проверка работы светодиодной ленты

Светодиодная лента должна быть подключена к порту GPIO 21 Raspberry Pi и иметь не более 60 светодиодов для работы с настроенным по умолчанию образом clever-show. Проверьте работу ленты, выделив нужный коптер в таблице и нажав кнопку Test leds - лента на коптере должна 2 раза мигнуть белым цветом.

Описание настройки и работы со светодиодной ленты находится в документации clover.

Синхронизация времени

Для корректного воспроизведения анимации очень важна синхронизация времени между всеми коптерами, участвующими в анимации, и сервером. Чем точнее будет синхронизировано время, тем более согласованным будет полёт группы коптеров. В качестве инструмента синхронизации времени рекомендуется успользовать сервис chrony. Процесс установки и настройки данного сервиса для сервера описан выше, в образе clever-show данный сервис уже установлен.

После первого подключения коптера к серверу, сервис chrony в коптере автоматически настраивается на подключение по ip адресу сервера и перезагружается. Однако на сервере сервис chrony может перестать посылать пакеты синхронизации времени при смене wifi сети и время между коптерами и сервером перестанет синхронизироваться. Разница между временем, пришедшим с коптера, и временем сервера отображается в столбце dt в таблице сервера. Нормальный уровень разницы по времени должен быть не больше 0.1 секунды (порядка 0.01 секунды), однако может быть и больше вследствие сетевых задержек при передаче телеметрии с коптера. Если разница по времени больше 0.1 секунды, рекомендуется перезапустить сервис chrony с помощью команды из верхнего меню сервера Selected drones -> Restart service -> chrony. Данная команда перезагружает сервис синхронизации времени на сервере (потребуется ввести пароль пользователя) и на коптерах.

Подготовка и запуск анимации

По умолчанию в клиент уже загружена анимация basic:

Красная линия - ось x, зелёная - ось y. Куб в анимации двигается в положительном направлении по оси x. Модуль воспроизведения анимации проведёт коптер по точкам, указанным в файле анимации, относительно системы координат, заданной в настройке frame_id раздела FLIGHT конфигурации клиента (по умолчанию map). При этом коптер запустит двигатели перед взлётом и выключит их после посадки. Момент взлёта и посадки коптера определяется автоматически.

Информация о текущем положении коптера указана в столбце current x y z yaw frame_id таблицы сервера. Информация о стартовой точке анимации и времени, через которое коптер включит моторы, указана в столбце start x y z yaw action delay. Для первой проверки анимации важно, чтобы координаты в этих столбцах совпадали. Если это не так, самый простой способ решить эту проблему - перезагрузить коптер и дождаться его загрузки.

Проверьте воспроизведение анимации, нажав кнопку Start animation: первые две секунды коптер будет изменять цвет ленты, затем запустит моторы, взлетит на 1 метр вверх, затем пролетит 1 метр вправо и начнёт опускаться вниз. После касания земли в анимации коптер перейдёт в режим посадки, заглушит двигатели, и продолжит менять цвет светодиодной ленты до окончания анимации.

Результат выполнения анимации должен выглядеть так (с точностью до настройки PID коэффициентов):

Подробная информация по работе модуля анимации находится здесь.