clover/docs/simple_offboard.md

Simple offboard

Модуль simple_offboard пакета clever предназначен для упрощенного программирования автономного дрона (режим OFFBOARD). Он позволяет устанавливать желаемые полетные задачи и автоматически трансформирует систему координат.

simple_offboard является высокоуровневым способом взаимодействия с полетным контроллером. Для более низкоуровневой работы см. mavros.

Основные сервисы – get_telemetry (получение всей телеметрии разом), navigate (полет в заданную точку по прямой), land (переход в режим посадки).

Общие для сервисов параметры:

• auto_arm = true/false – перевести коптер в OFFBOARD и заармить автоматически (коптер взлетит, если находится на полу!)
• frame_id — система координат в TF2, в которой заданы координаты и рысканье (yaw), описание систем координат;
• update_frame — считать ли систему координат изменяющейся (например, false для local_origin, fcu, fcu_horiz, true для marker_map);
• x, y – горизонтальные координаты в системе координат frame_id;
• z — высота в системе координат frame_id;
• lat, lon – широта и долгота (в градусах);
• yaw — рысканье в радианах в системе координат frame_id (0 – коптер смотрит по оси X);
• yaw_rate — угловая скорость по рысканью в радианах в секунду (против часовой);
• thrust — уровень газа (от 0 [нет газа] до 1 [полный газ]).

Warning

API модуля simple_offboard на данный момент нестабилен и может измениться.

Использование из языка Python

Объявление прокси ко всем сервисам:

import rospy
from clever import srv
from std_srvs.srv import Trigger

rospy.init_node('foo')

# Создаем прокси ко всем сервисам:

navigate = rospy.ServiceProxy('/navigate', srv.Navigate)

set_position = rospy.ServiceProxy('/set_position', srv.SetPosition)
set_position_yaw_rate = 
rospy.ServiceProxy('/set_position/yaw_rate', srv.SetPositionYawRate)

set_position_global = rospy.ServiceProxy('/set_position_global', srv.SetPositionGlobal)
set_position_global_yaw_rate = rospy.ServiceProxy('/set_position_global/yaw_rate', srv.SetPositionGlobalYawRate)

set_velocity = rospy.ServiceProxy('/set_velocity', srv.SetVelocity)
set_velocity_yaw_rate = rospy.ServiceProxy('/set_Velocity/yaw_rate', srv.SetVelocityYawRate)

set_attitude = rospy.ServiceProxy('/set_attitude', srv.SetAttitude)
set_attitude_yaw_rate = rospy.ServiceProxy('/set_attitude/yaw_rate', srv.SetAttitudeYawRate)

set_rates_yaw = rospy.ServiceProxy('/set_rates/yaw', srv.SetRatesYaw)
set_rates = rospy.ServiceProxy('/set_rates', srv.SetRates)

get_telemetry = rospy.ServiceProxy('/get_telemetry', srv.GetTelemetry)
release = rospy.ServiceProxy('/release', Trigger)

Неиспользуемые фукнции-прокси можно удалить из кода.

Список сервисов

get_telemetry

Получить полную телеметрию коптера. Параметр: frame_id – фрейм для значений x, y, z, vx, vy, vz. Пример: local_origin, fcu_horiz, aruco_map.

Ответ:

• frame_id – фрейм
• connected – есть ли подключение к FCU
• armed – состояние armed винтов (винты включены, если true)
• mode - текущий полетный режим
• x, y, z – локальная позиция коптера
• lat, lon – широта, долгота (при наличии gps)
• vx, vy, vz – скорость коптера
• pitch – угол по тангажу (радианы)
• roll – угол по крену (радианы)
• yaw – угол по рысканью в фрейме frame_id
• pitch_rate – угловая скорость по тангажу
• roll_rate – угловая скорость по крену
• yaw_rate – угловая скорость по рысканью
• voltage – общее напряжение аккумулятор
• cell_voltage – напряжение аккумулятора на ячейку

Пример. Вывести координаты x, y и z коптера в локальной системе координат:

telemetry = get_telemetry()
print telemetry.x, telemetry.y, telemetry.z

Вывод текущей телеметрии из командной строки:

rosservice call /get_telemetry "{frame_id: ''}"

navigate

Прилететь в обозначенную точку по прямой.

Параметры:

• x, y, z – координаты в системе frame_id
• yaw – угол по рысканью
• speed – скорость полета (скорость движения setpoint)
• frame_id, update_frame, auto_arm.

Примеры:

# плавно взлететь на высоту 1.5 м со скоростью взлета 0.5 м/с
navigate(x=0, y=0, z=1.5, speed=0.5, frame_id='fcu_horiz', auto_arm=True)

# прилететь по прямой в точку 5:0 (высота 2)
# в локальной системе координат со скоростью 0.8 м/с
navigate(x=5, y=0, z=3, speed=0.8)

# пролететь вправо относительно коптера на 3 м
navigate(x=0, y=-1, z=0, speed=1, frame_id='fcu_horiz')

# прилететь в точку 3:2 (высота 2) в системе координат маркерного поля
# со скоростью 1 м/с
navigate(x=3, y=2, z=2, speed=1, frame_id='aruco_map', update_frame=True)

Пример взлета на коптере на 2 метра из командной строки:

rosservice call /navigate "{x: 0.0, y: 0.0, z: 2, yaw: 0.0, speed: 0.5, frame_id: 'fcu_horiz', update_frame: false, auto_arm: true}"

navigate_global

Info Образ версии >0.5.

Полет по прямой в точку в глобальной системе координат (широта/долгота).

Параметры:

• lat, lon – широта и долгота
• z – высота в системе координат frame_id
• yaw – угол по рысканью
• speed – скорость полета (скорость движения setpoint)
• frame_id, update_frame, auto_arm.

Объявление прокси к сервису:

navigate_global = rospy.ServiceProxy('/navigate_global', srv.NavigateGlobal)

Полет в глобальную точку по прямой (оставаясь на текущей высоте):

navigate_global(lat=55.707033, lon=37.725010, z=0, frame_id='fcu_horiz')

Пример полета в глобальную точку из командной строки:

rosservice call /navigate_global "{lat: 55.707033, lon: 37.725010, z: 0.0, yaw: 0.0, speed: 3.0, frame_id: 'fcu_horiz', update_frame: false, auto_arm: false}"

set_position

Установить цель по позиции и рысканью.

Hint Для полета на точку по прямой или взлета используйте более высокоуровневый сервис navigate.

Параметры: x, y, z, yaw, frame_id, update_frame

Задание позиции относительно текущей позиции коптера:

set_position(x=0, y=0, z=3, frame_id='fcu_horiz', auto_arm=true)  #  взлет на 3 метра

set_position(x=1, y=0, z=0, frame_id='fcu_horiz')  # пролететь вперед на 1 метр

set_position(x=0, y=-1, z=0, frame_id='fcu_horiz')  # пролететь вправо на 1 метр

Задание позиции относительно системы маркеров (фрейм aruco_map не будет опубликован, пока коптер хоть раз не увидит один из маркеров):

set_position(x=2, y=2, z=3, frame_id='aruco_map', update_frame=True)  #  полет в координату 2:2, высота 3 метра

set_position_yaw_rate

Установить цель по позиции и угловую скорость по рысканью.

Параметры: x, y, z, yaw_rate, frame_id, update_frame

set_position_global

Hint Для полета в точку в глобальной системе координат по прямой используйте более высокоуровневый сервис navigate_global.

Установить цель по позиции в глобальной системе координат (широта/долгота).

Параметры: lat (широта), lon (долгота), z (высота в системе координат frame_id), yaw (рысканье в системе координат frame_id), update_frame.

Полет в глобальную точку (оставаясь на текущей высоте):

set_position_global(lat=55.707033, lon=37.725010, z=0, frame_id='fcu_horiz')

set_position_global_yaw_rate

Полет в позицию в глобальной системе координат вращаясь с заданной скоростью по рысканью.

Параметры: lat (широта), lon (долгота), z (высота в системе координат frame_id), yaw_rate (угловая скорость по рысканью), update_frame.

set_velocity

Установить скорости и рысканье. Параметр frame_id влияет только на ориентацию результирующего вектора скорости, но не на его длину.

Параметры: vx, vy, vz, yaw, frame_id, update_frame

Полет по кругу:

set_velocity_yaw_rate(vx=0.2, vy=0.0, vz=0, yaw_rate=0.5, frame_id: 'fcu_horiz', update_frame: true)

set_velocity_yaw_rate

Установить скорости и угловую скорость по рысканью.

Параметры: vx, vy, vz, yaw_rate, frame_id, update_frame

set_attitude

Установить тангаж, крен, рысканье и уровень газа. Имеет смысл использовать этот сервис со значением frame_id равным fcu_horiz.

Параметры: pitch, roll, yaw, thrust, frame_id, update_frame

set_attitude_yaw_rate

Установить тангаж, крен, угловую скорость по рысканью и уровень газа. Имеет смысл использовать этот сервис со значением frame_id равным fcu_horiz. Возможно, не поддерживается в PX4.

Параметры: pitch, roll, yaw_rate, thrust

set_rates_yaw

Установить угловые скорости по тангажу и крену, рысканье и уровень газа.

Параметры: pitch_rate, roll_rate, yaw, thrust, frame_id, update_frame

set_rates

Установить угловые скорости по тагажу, крену и рысканью и уровень газа.

Параметры: pitch_rate, roll_rate, yaw_rate, thrust

release

Перестать публиковать команды коптеру (отпустить управление). Возможно продолжение управления средствами MAVROS, Веб-пультом управления.

Посадка

Info Образ версии >0.5.

Для посадки можно использовать сервис /land. При вызове сервиса коптер автоматически переведется в режим AUTO.LAND (или аналогичный).

Объявление прокси к сервису:

land = rospy.ServiceProxy('/land', Trigger)

Посадка коптера:

res = land()

if res.success:
    # коптер успешно переведен в режим AUTO.LAND
    # ...

Пример использования сервиса из командной строки:

rosservice call /land "{}"

Note

Для автоматического отключения винтов после посадки PX4-параметр COM_DISARM_LAND должен быть установлен в значение > 0.

В предущих версиях для посадки необходимо перевести коптер в режим AUTO.LAND, используя mavros.

from mavros_msgs.srv import SetMode

# ...

set_mode = rospy.ServiceProxy('/mavros/set_mode', SetMode)  # объявляем прокси к сервису переключения режимов

# ...

set_mode(base_mode=0, custom_mode='AUTO.LAND')  # включаем режим посадки

Для полетов в поле ArUco-макеров см. навигация по ArUco.