mirror of
https://github.com/CopterExpress/clover.git
synced 2026-05-27 13:39:33 +00:00
160 lines
9.0 KiB
Markdown
160 lines
9.0 KiB
Markdown
Навигация с использованием ArUco-маркеров
|
||
===
|
||
|
||
[ArUco-маркеры](https://docs.opencv.org/3.2.0/d5/dae/tutorial_aruco_detection.html) — это популярная технология для позиционирования
|
||
роботехнических систем с использованием компьютерного зрения.
|
||
|
||
Пример ArUco-маркеров:
|
||
|
||
|
||
|
||
aruco_pose
|
||
---
|
||
|
||
Модуль `aruco_pose` позволяет восстанавливать позицию коптера относительно карты ArUco-маркеров и сообщать ее полетному контролеру, используя механизм [Vision Position Estimation](https://dev.px4.io/en/ros/external_position_estimation.html).
|
||
|
||
При наличии источника положения коптера по маркерам появляется возможность производить точную автономную indoor-навигацию по позициям при помощи модуля [simple_offboard](/docs/simple_offboard.md).
|
||
|
||
### Включение
|
||
|
||
Необходимо убедиться, что в launch-файле Клевера (`~/catkin_ws/src/clever/clever/launch/clever.launch`) включен запуск aruco_pose и [камеры для компьютерного зрения](/docs/camera.md):
|
||
|
||
```xml
|
||
<arg name="main_camera" default="true"/>
|
||
```
|
||
|
||
```xml
|
||
<arg name="aruco" default="true"/>
|
||
```
|
||
|
||
При изменении launch-файла необходимо перезапустить пакет `clever`:
|
||
|
||
```bash
|
||
sudo systemctl restart clever
|
||
```
|
||
|
||
### Настройка карты ArUco-меток
|
||
|
||
В качестве карты меток можно использовать автоматически сгенерированный [ArUco-board](https://docs.opencv.org/trunk/db/da9/tutorial_aruco_board_detection.html).
|
||
|
||
Настройка карты меток производится с помощью файла `~/catkin_ws/src/clever/clever/aruco.launch`. Для использования AruCo-board введите его параметры:
|
||
|
||
```xml
|
||
<node pkg="nodelet" type="nodelet" name="aruco_pose" args="load aruco_pose/aruco_pose nodelet_manager">
|
||
<param name="frame_id" value="aruco_map_raw"/>
|
||
<!-- тип маркерного поля -->
|
||
<param name="type" value="gridboard"/>
|
||
|
||
<!-- количество маркеров по x -->
|
||
<param name="markers_x" value="1"/>
|
||
|
||
<!-- количество маркеров по y -->
|
||
<param name="markers_y" value="6"/>
|
||
|
||
<!-- ID маркера первого маркера (левого верхнего) -->
|
||
<param name="first_marker" value="240"/>
|
||
|
||
<!-- длина стороны маркера в метрах -->
|
||
<param name="markers_side" value="0.3362"/>
|
||
|
||
<!-- растояние между маркерами -->
|
||
<param name="markers_sep" value="0.46"/>
|
||
</node>
|
||
```
|
||
|
||
Можно задать отдельно расстояние между маркерами по горизонтали и вертикали:
|
||
```xml
|
||
<!-- расстояние между маркерами по горизонтали -->
|
||
<param name="markers_sep_x" value="0.97"/>
|
||
|
||
<!-- расстояние между маркерами по вертикали -->
|
||
<param name="markers_sep_y" value="1.435"/>
|
||
```
|
||
|
||
Если используется карта с нестандартным порядком ID меток, то можно использовать параметр `marker_ids`:
|
||
|
||
```xml
|
||
<rosparam param="marker_ids">[5, 7, 9, 11, 13, 15]</rosparam>
|
||
```
|
||
|
||
Нумерация маркеров ведется с левого верхнего угла поля.
|
||
|
||
Для контроля карты, по которой в данный момент коптер осуществляет навигацию, можно просмотреть содержимое топика `aruco_pose/map_image`. Через браузер его можно просмотреть при помощи [web_video_server](/docs/web_video_server.md) по ссылке http://192.168.11.1:8080/snapshot?topic=/aruco_pose/map_image:
|
||
|
||
|
||
|
||
При полетах необходимо убедиться, что наклеенные на пол метки соответствуют карте.
|
||
|
||
В топике `aruco_pose/debug` (http://192.168.11.1:8080/snapshot?topic=/aruco_pose/debug) доступен текущий результат распознования меток:
|
||
|
||
TODO
|
||
|
||
### Система координат
|
||
|
||
По [соглашению](http://www.ros.org/reps/rep-0103.html), в маркерном поле используется стандартная система координат ENU:
|
||
|
||
* x — вправо (условный "восток");
|
||
* y — вперед (условный "север");
|
||
* z — вверх.
|
||
|
||
_Примечание_: указанное выше определение приведено для ситуации, когда поле маркеров лежит на полу.
|
||
|
||
Таким образом, нулевой является левая нижня точка маркерного поля. Угол по рысканью считается равным 0, когда коптер смотрит направо (по оси x).
|
||
|
||
|
||
|
||
### Настройка полетного контролера
|
||
|
||
Для правильной работы Vision Position Estimation необходимо (через [QGroundControl](/docs/gcs_bridge.md)) убедиться, что:
|
||
|
||
* Для PixHawk: Установлена прошивка с LPE (local position estimator). Для PixRacer: параметр `SYS_MC_EST_GROUP` установлен в `local_position_estimator, attitude_estimator_q`.
|
||
* В параметре `LPE_FUSION` включены **только** флажки `vision position`, `vision yaw`, `land detector`. Итоговое значение _28_.
|
||
* Выключен компас: `ATT_W_MAG` = 0
|
||
* Вес угла по рысканью по зрению: `ATT_W_EXT_HDG` = 0.5
|
||
* Включена ориентация по Yaw по зрению: `ATT_EXT_HDG_M` = `Vision`.
|
||
* Настройки VPE: `LPE_VIS_DELAY` = 0 sec, `LPE_VIS_XY` = 0.1 m, `LPE_VIS_Z` = 0.15 m.
|
||
* Рекомендуемые настройки контроллера:
|
||
* Максимальная скорость по позиции: ``MPC_XY_VEL_MAX`` = 3 m/s
|
||
* Настройки PID-регуляторов: `MPC_XY_P` = 0.95, `MPC_XY_VEL_P` = 0.15.
|
||
* Рекомендуемые настройки land detector'а:
|
||
* `LNDMC_ROT_MAX` = 45 deg
|
||
* `LNDMC_THR_RANGE` = 0.5
|
||
* `LNDMC_Z_VEL_MAX` = 1 m/s.
|
||
|
||
|
||
### Полет
|
||
|
||
При правильной настройке коптер начнет удерживать позицию по VPE (в [режимах](/docs/modes.md) `POSCTL` или `OFFBOARD`) автоматически.
|
||
|
||
Для [автономных полетов](/docs/simple_offboard.md) можно будет использовать функции `navigate`, `set_position`, `set_velocity`. Для полета в определенные координаты маркерного поля необходимо использовать фрейм `aruco_map`:
|
||
|
||
```python
|
||
# Вначале необходимо взлететь, чтобы коптер увидел карту меток
|
||
# и появился фрейм aruco_map:
|
||
navigate(0, 0, 2, frame_id='fcu_horiz', speed=0.5, auto_arm=True) # взлет на 2 метра
|
||
|
||
time.sleep(5)
|
||
|
||
# Полет в координату 2:2 маркерного поля, высота 2 метра
|
||
navigate(2, 2, 2, speed=1, frame_id='aruco_map', update_frame=True) # полет в координату 2:2, высота 3 метра
|
||
```
|
||
См. [другие функции](/docs/simple_offboard.md) simple offboard.
|
||
|
||
### Расположение маркеров на потолке
|
||
|
||
> **Info** Образ версии >0.2
|
||
|
||
Для навигации по маркерам, расположенным на потолке, необходимо поставить основную камеру так, чтобы она смотрела вверх и [установить соответствующий фрейм камеры](/docs/camera_frame.md).
|
||
|
||
Чтобы задавать карту маркеров в "перевернутой" системе координат, необходимо установить параметр aruco_orientation в файле `~/catkin_ws/src/clever/clever/aruco.launch`:
|
||
|
||
```xml
|
||
<param name="aruco_orientation" value="local_origin_upside_down"/>
|
||
```
|
||
|
||
При задании вышеуказанного параметр, фрейм aruco_map также окажется "перевернутым". Таким образом, для полета на высоту 2 метра ниже потолка, `z` нужно указать в 2:
|
||
|
||
```python
|
||
navigate(x=1, y=2, z=1.1, speed=0.5, frame_id='aruco_map')
|
||
```
|