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), yaw должен быть установлен в NaN;
• 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

Пример программы, объявляющей 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:

get_telemetry = rospy.ServiceProxy('get_telemetry', srv.GetTelemetry)
navigate = rospy.ServiceProxy('navigate', srv.Navigate)
navigate_global = rospy.ServiceProxy('navigate_global', srv.NavigateGlobal)
set_position = rospy.ServiceProxy('set_position', srv.SetPosition)
set_position_global = rospy.ServiceProxy('set_position_global', srv.SetPositionGlobal)
set_velocity = rospy.ServiceProxy('set_velocity', srv.SetVelocity)
set_attitude = rospy.ServiceProxy('set_attitude', srv.SetAttitude)
set_rates = rospy.ServiceProxy('set_rates', srv.SetRates)
land = rospy.ServiceProxy('land', Trigger)
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 – позиция коптера в системе координат frame_id
• lat, lon – текущая широта и 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
• yaw_rate – угловая скорость по рысканью (при установке yaw в NaN)
• 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;
• yaw_rate – угловая скорость по рысканью (при установке yaw в NaN);
• 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.

Параметры:

• x, y, z – координаты точки в системе координат frame_id;
• yaw – угол по рысканью;
• yaw_rate – угловая скорость по рысканью (при установке yaw в NaN);
• speed – скорость полета (скорость движения setpoint);
• frame_id, update_frame, auto_arm.

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

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

Вращение на месте со скоростью 0.5 рад/c:

set_position(x=0, y=0, z=0, frame_id='fcu_horiz', yaw=float('nan'), yaw_rate=0.5)

set_velocity

Установить скорости и рысканье.

• vx, vy, vz – требуемая скорость полета;
• yaw – угол по рысканью;
• yaw_rate – угловая скорость по рысканью (при установке yaw в NaN);
• frame_id, update_frame, auto_arm.

Note

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 вперед (относительно коптера) со скоростью 1 м/с:

set_velocity(vx=1, vy=0.0, vz=0, frame_id: 'fcu_horiz')

Полет по кругу:

set_velocity(vx=0.2, vy=0.0, vz=0, yaw=float('nan'), yaw_rate=0.5, frame_id: 'fcu_horiz', update_frame: True)

set_attitude

Установить тангаж, крен, рысканье и уровень газа.

Note

Параметр frame_id определяет систему координат, в которой задается yaw.

Параметры:

• pitch, roll, yaw – необходимый угол по тангажу, крену и рысканью (рад.);
• thrust – уровень газа от 0 (нет газа) до 1 (полный газ);
• frame_id, update_frame.

set_rates

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

Параметры:

• pitch_rate, roll_rate, yaw_rate – угловая скорость по танажу, крену и рыканью (рад/с);
• thrust – уровень газа от 0 (нет газа) до 1 (полный газ).

release

Перестать публиковать sepoint'ы 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.