docs: add EasyToFly team copter hack article (#309)

* First draft of article

* Update SUMMARY.md

* Fix titles levels

* Remove trailing dot from the title

* Info about team

* Start writing usage

* Iframe to youtube

* Installation manual

* Edit article

* Edit article more

* List article

* Team contacts

* Logo to assets

* Links to hard details

* Start of collision detection

* Fixes

* Very minor fix

Co-authored-by: Oleg Kalachev <okalachev@gmail.com>

docs/en/copterhack2021.md

@@ -19,3 +19,4 @@ All information about the event can be found on the official website: https://co
 |Atomic Ferrets|[Система засечки для дронов](../ru/race_timing_sys_copterhack.html)|
 |FTL|[AdvancedClover](../ru/advanced_clover.html)|
 |ProCleVeR|[Разработка системы для управления БПЛА с помощью шлема виртуальной реальности](../ru/remote-control-with-oculusvr.html)|
+|EasyToFly|[EasyToFly](../ru/easytofly.html)|

docs/ru/SUMMARY.md

@@ -129,6 +129,7 @@
   * [Граффити коптер D-drone](ddrone.md)
   * [Программируемый летающий автомобиль](zaural_viking.md)
   * [Дрон-Агроном](drone-agronom.md)
+  * [Easy To Fly](easytofly.md)
 
 ## Учебник
 

docs/ru/copterhack2021.md

@@ -15,6 +15,7 @@ CopterHack 2021 – это командный конкурс по разраб
 |MINIONS|[Дрон для высаживания семян](seeding_drone.md)|
 |FTL|[AdvancedClover](advanced_clover.md)|
 |ProCleVeR|[Разработка системы для управления БПЛА с помощью шлема виртуальной реальности](remote-control-with-oculusvr.md)|
+|EasyToFly|[EasyToFly](easytofly.md)|
 |ADDI|[3D-printed generative design frame](../en/generative_design_frame.html)|
 |Bennie and the Jetson TX2|[Retail Drone](../en/bennie.html)|
 |DroMap|[The Indoor Mapping Drone](../en/dromap.html)|

docs/ru/easytofly.md

@@ -0,0 +1,173 @@
+# EasyToFly
+
+## Информация о команде
+
+[CopterHack-2021](copterhack2021.md), название команды: **EasyToFly**.
+
+В команде 5 человек:
+
+- Игорь Сидорин [@maerans12](https://github.com/maerans12) (TeamLead)
+- Артём Баталов [@bart02](https://github.com/bart02) (Full-Stack разработчик)
+- Карина Янышевская [@fanot](https://github.com/fanot) (Веб-разработчик)
+- Никита Локтев [@nikilokser](https://github.com/nikilokser) (Специалист отдела Hard)
+- Даниил Руфин (Специалист отдела Hard)
+
+E-mail: a@batalov.me<br>
+Telegram: [@bart02](https://t.me/bart02), [@maerans](https://t.me/maerans)
+
+## Введение
+
+В работе рассматривается процесс разработки образовательного аппаратно-программного комплекса (далее – АПК, система) для безопасного обучения специалистов по профилю "Летающая робототехника".
+
+Основной **проблемой данной сферы** является недостаточная безопасность открытых систем беспилотных летательных аппаратов (далее – БПЛА), а также сложность в их управлении и программировании для использования в обучении, промышленности и т.д.
+
+**Объектом проектной работы** являются учебные комплексы для изучения процессов автоматизации. **Предметом** является АПК для безопасного обучения специалистов по профилю "Летающая робототехника".
+
+**Цель**: Разработка АПК для простого и безопасного обучения специалистов по профилю "Летающая робототехника".
+
+**Задачи**:
+
+1. Проведение исследования среди потенциальных потребителей об их необходимостях при обучении специалистов.
+2. Проведение анализа существующих решений.
+3. Разработка технического задания (далее – ТЗ) на АПК.
+4. Изучение литературы, необходимой для реализации проекта.
+5. Формирование команды исполнителей на основании технического задания.
+6. Разработка программной подсистемы АПК «Предотвращение столкновений».
+7. Разработка программной подсистемы АПК «Мастер первоначальной настройки БПЛА».
+8. Разработка программной подсистемы АПК «Монитор состояния БПЛА».
+9. Разработка аппаратной составляющей АПК.
+
+![Лого](../assets/easytofly/logo.png)
+
+## Выбор платформы
+
+Платформа Clover 4 позволяет подключать дополнительные устройства и обеспечивать связь между ними и оборудованием на борту; а также тем, что программная архитектура данного набора основана на открытом полетном стеке PX4 и операционной системе для роботов ROS (далее – ROS), что предоставляет возможность ее использования в том числе и на других беспилотных летательных аппаратах, в которых используется такие же программные компоненты. После изучения рынка образовательных дронов в России, мы пришли к выводу, что данная платформа станет хорошим стартом разработки проекта.
+
+## Опрос потенциальных заказчиков. Разработка ТЗ
+
+По результатам опроса потенциальных потребителей системы – педагогов детского технопарка «Кванториум» и других ОУ, было выяснено, что многие учреждения не имеют специально оборудованных зон для полетов, вследствие чего обучающиеся проводят настройку БПЛА и, в редких случаях, полет только под присмотром руководителя, на котором лежит ответственность за аппарат и окружающие предметы, жизнь и здоровье обучающихся.
+
+Также нам стало известно о сложностях при настройке автономного полета, из-за частого использования консоли операционной системы Linux в процессе настройки, а также необходимости установки дополнительных программ.
+
+Помимо этого, одним из запросов была компактная аппаратная составляющая системы, которая представляет собой защищенный корпус БПЛА, с возможностью быстрой установки используемого оборудования.
+
+В качестве рассмотрения возможного места пилотного запуска системы, были проведены переговоры с Кванториумом г. Томска, об использовании АПК в обучающем процессе Аэроквантума.
+
+## Процесс разработки
+
+### Программная подсистема «Предотвращение столкновений»
+
+Первым приоритетом стала программная подсистема «Предотвращение столкновений». Создав систему автономной защиты от “влетания” БПЛА в предметы, стоящие в учебной аудитории как во время ручного управления, так и тестировании программ автономного полета, а, при необходимости, и облета препятствий, мы сможем организовать более безопасное и продуктивное обучение.
+
+Для разработки данной подсистемы, нами была изучена документация полетного стека PX4. Было выяснено, что полетный контроллер поддерживает эту функцию при передаче физически и геометрически обработанных данных с компьютера на борту. На борту Clover 4 установлен микрокомпьютер Raspberry Pi (далее – микрокомпьютер, компьютер на борту), мощности которого будут использоваться для этих целей.
+
+Далее встал вопрос об использовании датчиков для разработки данной подсистемы.
+
+#### LIDAR
+
+Первое, что приходит в голову при разработке подобной системы – круговые LIDAR-датчики (далее – лидар). Самым популярным похожим решением на сегодняшний день является RPLIDAR A1.
+
+Датчик основан на принципе лазерной триангуляции и использует высокоскоростное оборудование для получения и обработки изображений, система измеряет данные о расстоянии более 8000 раз в секунду. Лидар вращается по часовой стрелке для выполнения всенаправленного лазерного сканирования окружения на 360 градусов.
+
+Результатом является облако точек, которое можно использовать при дальнейшей работе с пакетами ROS, позволяющими производить действия с этой структурой данных (такие как: перевод в другие структуры данных, построение карты, передача данных на другое оборудование).
+
+Для установки датчика на Clover 4 было разработано и подготовлено для печати на 3D принтере специальное крепление, которое для экономии высоты было совмещено с креплением для аккумулятора.
+
+Далее предстояла разработка программного обеспечения, которое выполняло все преобразования, как типов данных, так и геометрии (соглашения о системах координат полетного контроллера и ROS отличаются). После этого обработанные данные направляются в полетный контроллер, который отвечает за принятие решения: остановить летящий БПЛА или продолжать полет.
+
+#### Аппаратное решение из 4-х лазерных дальномеров
+
+Помимо лидара, было принято решение использовать статические дальномеры для удешевления системы. Нами было разработано аппаратное решение на базе Arduino Nano и дальнедистанционных датчиков времени пролета VL53L1X. Изделие совместимо с разработанным нами креплением.
+
+Далее было написано программное обеспечение для работы с оборудованием. Было необходимо передать данные с микроконтроллера, установленного на Arduino Nano на микрокомпьютер, представить показания с датчиков в том же виде, в котором они представлены при получении данных с лидара. И после этого произвести те же действия, что и с лидаром.
+
+### Программная подсистема «Мастер первоначальной настройки БПЛА»
+
+Нами была запланирована разработка еще одной программной подсистемы, которая позволит настроить БПЛА, используя единый пользовательский веб-интерфейс, который «проведет» пользователя через весь процесс настройки. Также в данный веб-интерфейс должен быть встроен монитор текущего состояния БПЛА и редактор настроек.
+
+В первую очередь нами был сделан каркас будущего интерфейса.
+
+Также на данный момент реализован интерфейс калибровки датчиков БПЛА со встроенной анимацией для удобной работы с ним. Работу интерфейса калибровки можно увидеть на видео.
+
+<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/7pV9BsczxMY" frameborder="0" allow="accelerometer; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>
+
+### Аппаратная составляющая АПК
+
+Также перед нами стояла задача разработать защищенный корпус БПЛА, с возможностью быстрой установки используемого оборудования, который не будет готов к полету и обучающимся не будет необходимости его собирать. На данный момент готова конструкторская документация изделия, а само изделие проходит апробацию.
+
+## Использование нашего продукта
+
+Репозиторий проекта доступен по ссылке https://github.com/easy-to-fly/easy-to-fly.
+
+### Сборка крепления для датчиков
+
+Вам понадобится:
+
+- **4x** стойки M3x26
+- **1x** [крепление для батареи](https://github.com/easy-to-fly/easy-to-fly/blob/master/hard/3d_models/case.stl)
+- **1x** [платформа для крепления](https://github.com/easy-to-fly/easy-to-fly/blob/master/hard/dwgs/sensors_mount.dwg)
+
+Соедините всё как показано на [модели](https://a360.co/2ZfKyW8).
+
+### Сборка системы из 4-х лазерных дальномеров
+
+![Общий вид](../assets/easytofly/sensors.jpg)
+
+Вам понадобится:
+
+- **4x** дальнедистанционный датчик времени пролета VL53L1X
+- **1x** Arduino Nano
+
+1. Разведите платы согласно развертке из [файлов](https://github.com/easy-to-fly/easy-to-fly/raw/master/hard/pcb/sensors_4.zip) (вы можете использовать http://gerbv.geda-project.org/ для открытия)  
+2. Припаять пины для установки Arduino Nano и датчиков на каждую из плат.
+3. Расположить платы как показано на развёртке.
+
+    <img src="../assets/easytofly/pcb_scan.jpg" width=400 alt="Развертка" class="center zoom">
+
+4. Составить из плат параллелепипед.
+5. Спаять все платы между собой по соответствующим контактным группам.
+6. Установить в пины датчики и Arduino nano.
+7. Убедиться в отсутствии короткого замыкания.
+
+### Установка ПО на Raspberry Pi
+
+В первую очередь необходимо подключить ваш коптер к Интернету, один из способов это сделать - [перевести его в режим клиента](network.md#переключение-адаптера-в-режим-клиента) и подключить в Wi-Fi, имеющему доступ в Интернет.
+
+Склонируйте репозиторий проекта в `catkin_ws` и перейдите в него:
+
+```bash
+cd ~/catkin_ws/src
+git clone https://github.com/easy-to-fly/easy-to-fly
+cd easy-to-fly
+```
+
+Установите необходимые зависимости
+
+```bash
+./install/ros_deps.sh
+./install/arduino_deps.sh  # только если собираетесь использовать систему из 4-х лазерных дальномеров
+```
+
+### Запуск предотвращения столкновений
+
+Для работы с лидаром необходимо изменить параметр `CP_DIST` PX4. Рекомендуется установить 0.5 м.
+
+Теперь полетный контроллер будет получать сообщения от компьютера о расстоянии вокруг в специальном формате (читать доп. [https://mavlink.io/en/messages/common.html#OBSTACLE_DISTANCE](https://mavlink.io/en/messages/common.html#OBSTACLE_DISTANCE)).
+
+Теперь задача заключается в передаче сообщения такого типа на полетный контроллер.
+
+В библиотеке MAVROS есть специальный плагин для этих целей: [https://github.com/mavlink/mavros/tree/master/mavros_extras#obstacle_distance](https://github.com/mavlink/mavros/tree/master/mavros_extras#obstacle_distance).
+
+Таким образом, достаточно ее включить в `<rosparam param="plugin_whitelist">` в файле `mavros.launch`.
+
+Далее, запускаем один из `.launch` файлов.
+
+## Заключение
+
+В ходе выполнения проекта были проанализированы существующие разработки в области образовательной «Летающей робототехники», описаны их достоинства и недостатки. Выбрана платформа для старта проекта.
+
+Реализована и протестирована основная часть проекта – программная подсистема «Предотвращение столкновений». Веб-интерфейс, согласно плану, находится в разработке до конца марта 2021 года.
+
+Для реализации аппаратной составляющей был выполнен сборочный чертеж в системе автоматизированного проектирования Fusion 360. Полученные чертежи позволят производить БПЛА для реализации проекта. В будущем на основе конструкторской документации будут изготовлены дополнительные БПЛА.
+
+В следующие два года планируется совершенствование проекта и выход на рынок. Некоторые из основных задач на 2021-2023 год: более подробное исследование рынка для выделения основных задач дальнейшей разработки системы, апробация системы в целом в Кванториуме, разработка системы навигации БПЛА по карте с использованием оборудования, которое будет установлено на аппаратной составляющей.