mirror of
https://github.com/CopterExpress/clover.git
synced 2026-05-26 21:19:35 +00:00
369 lines
18 KiB
Markdown
369 lines
18 KiB
Markdown
# Автономный полет
|
||
|
||
> **Note** Документация для версий [образа](image.md), начиная с версии **0.24**. Для более ранних версий см. [документацию для версии **0.23**](https://github.com/CopterExpress/clover/blob/v0.23/docs/ru/simple_offboard.md).
|
||
|
||
Модуль `simple_offboard` пакета `clover` предназначен для упрощенного программирования автономного полета дрона ([режим](modes.md) `OFFBOARD`). Он позволяет устанавливать желаемые полетные задачи и автоматически трансформирует [систему координат](frames.md).
|
||
|
||
`simple_offboard` является высокоуровневым способом взаимодействия с полетным контроллером. Для более низкоуровневой работы см. [mavros](mavros.md).
|
||
|
||
Основные сервисы – [`get_telemetry`](#gettelemetry) (получение телеметрии), [`navigate`](#navigate) (полет в заданную точку по прямой), [`navigate_global`](#navigateglobal) (полет в глобальную точку по прямой), [`land`](#land) (переход в режим посадки).
|
||
|
||
## Использование из языка Python
|
||
|
||
Для использования сервисов, необходимо создать объекты-прокси к ним. Используйте этот шаблон для вашей программы:
|
||
|
||
```python
|
||
import rospy
|
||
from clover import srv
|
||
from std_srvs.srv import Trigger
|
||
|
||
rospy.init_node('flight')
|
||
|
||
get_telemetry = rospy.ServiceProxy('get_telemetry', srv.GetTelemetry)
|
||
navigate = rospy.ServiceProxy('navigate', srv.Navigate)
|
||
navigate_global = rospy.ServiceProxy('navigate_global', srv.NavigateGlobal)
|
||
set_altitude = rospy.ServiceProxy('set_altitude', srv.SetAltitude)
|
||
set_yaw = rospy.ServiceProxy('set_yaw', srv.SetYaw)
|
||
set_yaw_rate = rospy.ServiceProxy('set_yaw_rate', srv.SetYawRate)
|
||
set_position = rospy.ServiceProxy('set_position', srv.SetPosition)
|
||
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)
|
||
```
|
||
|
||
Неиспользуемые функции-прокси можно удалить из кода.
|
||
|
||
## Описание API
|
||
|
||
> **Note** Незаполненные числовые параметры устанавливаются в значение 0.
|
||
|
||
### get_telemetry
|
||
|
||
Получить полную телеметрию коптера.
|
||
|
||
Параметры:
|
||
|
||
* `frame_id` – [система координат](frames.md) для значений `x`, `y`, `z`, `vx`, `vy`, `vz`. Пример: `map`, `body`, `aruco_map`. Значение по умолчанию: `map`.
|
||
|
||
Формат ответа:
|
||
|
||
* `frame_id` – система координат;
|
||
* `connected` – есть ли подключение к <abbr title="Flight Control Unit, полетный контроллер">FCU</abbr>;
|
||
* `armed` – состояние `armed` винтов (винты включены, если true);
|
||
* `mode` – текущий [полетный режим](modes.md);
|
||
* `x, y, z` – локальная позиция коптера *(м)*;
|
||
* `lat, lon` – широта, долгота *(градусы)*, необходимо наличие [GPS](gps.md);
|
||
* `alt` – высота в глобальной системе координат (стандарт [WGS-84](https://ru.wikipedia.org/wiki/WGS_84), не <abbr title="Above Mean Sea Level, выше среднего уровня моря">AMSL</abbr>!), необходимо наличие [GPS](gps.md);
|
||
* `vx, vy, vz` – скорость коптера *(м/с)*;
|
||
* `roll` – угол по крену *(радианы)*;
|
||
* `pitch` – угол по тангажу *(радианы)*;
|
||
* `yaw` – угол по рысканью *(радианы)*;
|
||
* `roll_rate` – угловая скорость по крену *(рад/с)*;
|
||
* `pitch_rate` – угловая скорость по тангажу *(рад/с)*;
|
||
* `yaw_rate` – угловая скорость по рысканью *(рад/с)*;
|
||
* `voltage` – общее напряжение аккумулятора *(В)*;
|
||
* `cell_voltage` – напряжение аккумулятора на ячейку *(В)*.
|
||
|
||
> **Note** Недоступные по каким-то причинам поля будут содержать в себе значения `NaN`.
|
||
|
||
Вывод координат `x`, `y` и `z` коптера в локальной системе координат:
|
||
|
||
```python
|
||
telemetry = get_telemetry()
|
||
print(telemetry.x, telemetry.y, telemetry.z)
|
||
```
|
||
|
||
Вывод высоты коптера относительно [карты ArUco-меток](aruco.md):
|
||
|
||
```python
|
||
telemetry = get_telemetry(frame_id='aruco_map')
|
||
print(telemetry.z)
|
||
```
|
||
|
||
Проверка доступности глобальной позиции:
|
||
|
||
```python
|
||
import math
|
||
if not math.isnan(get_telemetry().lat):
|
||
print('Global position is available')
|
||
else:
|
||
print('No global position')
|
||
```
|
||
|
||
Вывод текущей телеметрии (командная строка):
|
||
|
||
```bash
|
||
rosservice call /get_telemetry "{frame_id: ''}"
|
||
```
|
||
|
||
### navigate
|
||
|
||
Прилететь в обозначенную точку по прямой.
|
||
|
||
Параметры:
|
||
|
||
* `x`, `y`, `z` – координаты *(м)*;
|
||
* `yaw` – угол по рысканью *(радианы)*;
|
||
* `speed` – скорость полета (скорость движения setpoint) *(м/с)*;
|
||
* `auto_arm` – перевести коптер в `OFFBOARD` и заармить автоматически (**коптер взлетит**);
|
||
* `frame_id` – [система координат](frames.md), в которой заданы `x`, `y`, `z` и `yaw` (по умолчанию: `map`).
|
||
|
||
> **Note** Для полета без изменения угла по рысканью достаточно установить `yaw` в `NaN` (значение угловой скорости по умолчанию – 0).
|
||
|
||
Взлет на высоту 1.5 м со скоростью взлета 0.5 м/с:
|
||
|
||
```python
|
||
navigate(x=0, y=0, z=1.5, speed=0.5, frame_id='body', auto_arm=True)
|
||
```
|
||
|
||
Полет по прямой в точку 5:0 (высота 2) в локальной системе координат со скоростью 0.8 м/с (рысканье установится в 0):
|
||
|
||
```python
|
||
navigate(x=5, y=0, z=3, speed=0.8)
|
||
```
|
||
|
||
Полет в точку 5:0 без изменения угла по рысканью:
|
||
|
||
```python
|
||
navigate(x=5, y=0, z=3, speed=0.8, yaw=float('nan'))
|
||
```
|
||
|
||
Полет вправо относительно коптера на 3 м:
|
||
|
||
```python
|
||
navigate(x=0, y=-3, z=0, speed=1, frame_id='body')
|
||
```
|
||
|
||
Полет влево на 2 м относительно последней целевой точки полета дрона:
|
||
|
||
```python
|
||
navigate(x=0, y=2, z=0, speed=1, frame_id='navigate_target')
|
||
```
|
||
|
||
Повернуться на 90 градусов по часовой:
|
||
|
||
```python
|
||
navigate(yaw=math.radians(-90), frame_id='body')
|
||
```
|
||
|
||
Полет в точку 3:2 (высота 2) в системе координат [маркерного поля](aruco.md) со скоростью 1 м/с:
|
||
|
||
```python
|
||
navigate(x=3, y=2, z=2, speed=1, frame_id='aruco_map')
|
||
```
|
||
|
||
Взлет на высоту 2 м (командная строка):
|
||
|
||
```bash
|
||
rosservice call /navigate "{x: 0.0, y: 0.0, z: 2, yaw: 0.0, speed: 0.5, frame_id: 'body', auto_arm: true}"
|
||
```
|
||
|
||
> **Note** При программировании миссии дрона в терминах "вперед-назад-влево-вправо" рекомендуется использовать систему координат `navigate_target` вместо `body`, чтобы не учитывать неточность прилета дрона в предыдущую целевую точку при вычислении следующей.
|
||
|
||
### navigate_global
|
||
|
||
Полет по прямой в точку в глобальной системе координат (широта/долгота).
|
||
|
||
Параметры:
|
||
|
||
* `lat`, `lon` – широта и долгота *(градусы)*;
|
||
* `z` – высота *(м)*;
|
||
* `yaw` – угол по рысканью *(радианы)*;
|
||
* `speed` – скорость полета (скорость движения setpoint) *(м/с)*;
|
||
* `auto_arm` – перевести коптер в `OFFBOARD` и заармить автоматически (**коптер взлетит**);
|
||
* `frame_id` – [система координат](frames.md), в которой заданы `z` и `yaw` (по умолчанию: `map`).
|
||
|
||
> **Note** Для полета без изменения угла по рысканью достаточно установить `yaw` в `NaN`.
|
||
|
||
Полет в глобальную точку со скоростью 5 м/с, оставаясь на текущей высоте (`yaw` установится в 0, коптер сориентируется передом на восток):
|
||
|
||
```python
|
||
navigate_global(lat=55.707033, lon=37.725010, z=0, speed=5, frame_id='body')
|
||
```
|
||
|
||
Полет в глобальную точку без изменения угла по рысканью:
|
||
|
||
```python
|
||
navigate_global(lat=55.707033, lon=37.725010, z=0, speed=5, yaw=float('nan'), frame_id='body')
|
||
```
|
||
|
||
Полет в глобальную точку (командная строка):
|
||
|
||
```bash
|
||
rosservice call /navigate_global "{lat: 55.707033, lon: 37.725010, z: 0.0, yaw: 0.0, speed: 5.0, frame_id: 'body', auto_arm: false}"
|
||
```
|
||
|
||
### set_altitude
|
||
|
||
Изменить целевую высоту полета. Сервис используется для независимой установки высоты (и системы координат для расчета высота) в режимах полета [`navigate`](#navigate) и [`set_position`](#setposition).
|
||
|
||
Параметры:
|
||
|
||
* `z` – высота полета *(м)*;
|
||
* `frame_id` – [система координат](frames.md) для расчета высоты полета.
|
||
|
||
Установить высоту полета в 2 м относительно пола:
|
||
|
||
```python
|
||
set_altitude(z=2, frame_id='terrain')
|
||
```
|
||
|
||
Установить высоту полета в 1 м относительно [маркерного поля](aruco.md):
|
||
|
||
```python
|
||
set_altitude(z=1, frame_id='aruco_map')
|
||
```
|
||
|
||
### set_yaw
|
||
|
||
Изменить целевой угол по рысканью (и систему координат для его расчета), оставив предыдущую команду в силе.
|
||
|
||
Параметры:
|
||
|
||
* yaw – угол по рысканью *(радианы)*;
|
||
* frame_id – [система координат](frames.md) для расчета угла по рысканью.
|
||
|
||
Повернуться на 90 градусов по часовой (продолжая выполнять предыдущую команду):
|
||
|
||
```python
|
||
set_yaw(yaw=math.radians(-90), frame_id='body')
|
||
```
|
||
|
||
Установить угол по рысканью в ноль в системе координат [маркерного поля](aruco.md):
|
||
|
||
```python
|
||
set_yaw(yaw=0, frame_id='aruco_map')
|
||
```
|
||
|
||
Остановить вращение по рысканью (при использовании [`set_yaw_rate`](#setyawrate)):
|
||
|
||
```python
|
||
set_yaw(yaw=float('nan'))
|
||
```
|
||
|
||
### set_yaw_rate
|
||
|
||
Изменить целевую угловую скорость по рысканью, оставив предыдущую команду в силе.
|
||
|
||
Параметры:
|
||
|
||
* yaw_rate – угловая скорость по рысканью *(рад/с)*.
|
||
|
||
Положительное направление вращения (при виде сверху) – против часовой.
|
||
|
||
Начать вращение на месте со скоростью 0.5 рад/c против часовой (продолжая выполнять предыдущую команду):
|
||
|
||
```python
|
||
set_yaw_rate(yaw_rate=0.5)
|
||
```
|
||
|
||
### set_position
|
||
|
||
Установить цель по позиции и рысканью. Данный сервис следует использовать при необходимости задания продолжающегося потока целевых точек, например, для полета по сложным траекториям (круговой, дугообразной и т. д.).
|
||
|
||
> **Hint** Для полета на точку по прямой или взлета используйте более высокоуровневый сервис [`navigate`](#navigate).
|
||
|
||
Параметры:
|
||
|
||
* `x`, `y`, `z` – координаты точки *(м)*;
|
||
* `yaw` – угол по рысканью *(радианы)*;
|
||
* `auto_arm` – перевести коптер в `OFFBOARD` и заармить автоматически (**коптер взлетит**);
|
||
* `frame_id` – [система координат](frames.md), в которой заданы `x`, `y`, `z` и `yaw` (по умолчанию: `map`).
|
||
|
||
Зависнуть на месте:
|
||
|
||
```python
|
||
set_position(frame_id='body')
|
||
```
|
||
|
||
Назначить целевую точку на 3 м выше текущей позиции:
|
||
|
||
```python
|
||
set_position(x=0, y=0, z=3, frame_id='body')
|
||
```
|
||
|
||
Назначить целевую точку на 1 м впереди текущей позиции:
|
||
|
||
```python
|
||
set_position(x=1, y=0, z=0, frame_id='body')
|
||
```
|
||
|
||
### set_velocity
|
||
|
||
Установить скорости и рысканье.
|
||
|
||
* `vx`, `vy`, `vz` – требуемая скорость полета *(м/с)*;
|
||
* `yaw` – угол по рысканью *(радианы)*;
|
||
* `auto_arm` – перевести коптер в `OFFBOARD` и заармить автоматически (**коптер взлетит**);
|
||
* `frame_id` – [система координат](frames.md), в которой заданы `vx`, `vy`, `vz` и `yaw` (по умолчанию: `map`).
|
||
|
||
> **Note** Параметр `frame_id` определяет только ориентацию результирующего вектора скорости, но не его длину.
|
||
|
||
Полет вперед (относительно коптера) со скоростью 1 м/с:
|
||
|
||
```python
|
||
set_velocity(vx=1, vy=0.0, vz=0, frame_id='body')
|
||
```
|
||
|
||
### set_attitude
|
||
|
||
Установить тангаж, крен, рысканье и уровень газа (примерный аналог управления в [режиме `STABILIZED`](modes.md)). Данный сервис может быть использован для более низкоуровневого контроля поведения коптера либо для управления коптером при отсутствии источника достоверных данных о его позиции.
|
||
|
||
Параметры:
|
||
|
||
* `roll`, `pitch`, `yaw` – необходимый угол по тангажу, крену и рысканью *(радианы)*;
|
||
* `thrust` – уровень газа от 0 (нет газа, пропеллеры остановлены) до 1 (полный газ);
|
||
* `auto_arm` – перевести коптер в `OFFBOARD` и заармить автоматически (**коптер взлетит**);
|
||
* `frame_id` – [система координат](frames.md), в которой задан `yaw` (по умолчанию: `map`).
|
||
|
||
### set_rates
|
||
|
||
Установить угловые скорости по тангажу, крену и рысканью и уровень газа (примерный аналог управления в [режиме `ACRO`](modes.md)). Это самый низкий уровень управления коптером (исключая непосредственный контроль оборотов моторов). Данный сервис может быть использован для автоматического выполнения акробатических трюков (например, флипа).
|
||
|
||
Параметры:
|
||
|
||
* `roll_rate`, `pitch_rate`, `yaw_rate` – угловая скорость по тангажу, крену и рыканью *(рад/с)*;
|
||
* `thrust` – уровень газа от 0 (нет газа, пропеллеры остановлены) до 1 (полный газ).
|
||
* `auto_arm` – перевести коптер в `OFFBOARD` и заармить автоматически (**коптер взлетит**);
|
||
|
||
Положительное направление вращения `yaw_rate` (при виде сверху) – против часовой, `pitch_rate` – вперед, `roll_rate` – влево.
|
||
|
||
### land
|
||
|
||
Перевести коптер в [режим](modes.md) посадки (`AUTO.LAND` или аналогичный).
|
||
|
||
> **Note** Для автоматического отключения винтов после посадки [параметр PX4](parameters.md) `COM_DISARM_LAND` должен быть установлен в значение > 0.
|
||
|
||
Посадка коптера:
|
||
|
||
```python
|
||
res = land()
|
||
|
||
if res.success:
|
||
print('Copter is landing')
|
||
```
|
||
|
||
Посадка коптера (командная строка):
|
||
|
||
```bash
|
||
rosservice call /land "{}"
|
||
```
|
||
|
||
> **Caution** В более новых версиях PX4 коптер выйдет из режима LAND в ручной режим, если сильно перемещать стики.
|
||
|
||
### release
|
||
|
||
В случае необходимости приостановки отправки setpoint-сообщений, используйте сервис `simple_offboard/release`:
|
||
|
||
```python
|
||
release = rospy.ServiceProxy('simple_offboard/release', Trigger)
|
||
|
||
release()
|
||
```
|
||
|
||
## Дополнительные материалы
|
||
|
||
* [Полеты в поле ArUco-маркеров](aruco.md).
|
||
* [Примеры программ и сниппеты](snippets.md).
|