mirror of
https://github.com/CopterExpress/clover.git
synced 2026-05-27 05:29:32 +00:00
294 lines
15 KiB
Markdown
294 lines
15 KiB
Markdown
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](frames.md).
|
||
|
||
`simple_offboard` является высокоуровневым способом взаимодействия с полетным контроллером. Для более низкоуровневой работы см. [mavros](mavros.md).
|
||
|
||
Основные сервисы – `get_telemetry` (получение всей телеметрии), `navigate` (полет в заданную точку по прямой), `navigate_global` (полет в глобальную 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](frames.md);
|
||
* `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
|
||
---
|
||
|
||
Для использования сервисов, необходимо создать объекты-прокси к ним. Пример программы, объявляющей прокси ко всем сервисам `simple_offboard`:
|
||
|
||
```python
|
||
import rospy
|
||
from clever import srv
|
||
from std_srvs.srv import Trigger
|
||
|
||
rospy.init_node('foo') # название вашей ROS-ноды
|
||
|
||
# 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_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.
|
||
|
||
Описание API
|
||
---
|
||
|
||
### get_telemetry
|
||
|
||
Получить полную телеметрию коптера.
|
||
|
||
Параметры:
|
||
|
||
* `frame_id` – [фрейм](frames.md) для значений `x`, `y`, `z`, `vx`, `vy`, `vz`. Пример: `local_origin`, `fcu_horiz`, `aruco_map`.
|
||
|
||
Формат ответа:
|
||
|
||
* `frame_id` – фрейм;
|
||
* `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;
|
||
* `lat, lon` – широта, долгота (при наличии [gps](gps.md));
|
||
* `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 (*work in progress*);
|
||
* `roll_rate` – угловая скорость по крену (*work in progress*);
|
||
* `yaw_rate` – угловая скорость по рысканью (*work in progress*);
|
||
* `voltage` – общее напряжение аккумулятора;
|
||
* `cell_voltage` – напряжение аккумулятора на ячейку;
|
||
|
||
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
|
||
```
|
||
|
||
Вывод текущей телеметрии (командная строка):
|
||
|
||
```bash
|
||
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);
|
||
* `auto_arm` – перевести коптер в `OFFBOARD` и заармить автоматически (**коптер взлетит, если находится на полу!**);
|
||
* `frame_id`, `update_frame`.
|
||
|
||
Взлететь 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='fcu_horiz', auto_arm=True)
|
||
```
|
||
|
||
Прилететь по прямой в точку 5:0 (высота 2) в локальной системе координат со скоростью 0.8 м/с:
|
||
|
||
```python
|
||
navigate(x=5, y=0, z=3, speed=0.8)
|
||
```
|
||
|
||
Пролететь вправо относительно коптера на 3 м:
|
||
|
||
```python
|
||
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](aruco.md) со скоростью 1 м/с:
|
||
|
||
```python
|
||
navigate(x=3, y=2, z=2, speed=1, frame_id='aruco_map', update_frame=True)
|
||
```
|
||
|
||
Вращение на месте со скоростью 0.5 рад/c:
|
||
|
||
```python
|
||
navigate(x=0, y=0, z=0, yaw=float('nan'), yaw_rate=0.5, frame_id='fcu_horiz')
|
||
```
|
||
|
||
Пролететь вперед 3 метра со скоростью 0.5 м/с, вращаясь по рысканью со скоростью 0.2 рад/с:
|
||
|
||
```python
|
||
navigate(x=3, y=0, z=0, speed=0.5, yaw=float('nan'), yaw_rate=0.2, frame_id='fcu_horiz')
|
||
```
|
||
|
||
Взлететь на высоту 2 м (командная строка):
|
||
|
||
```bash
|
||
rosservice call /navigate "{x: 0.0, y: 0.0, z: 2, yaw: 0.0, yaw_rate: 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);
|
||
* `auto_arm` – перевести коптер в `OFFBOARD` и заармить автоматически (**коптер взлетит, если находится на полу!**);
|
||
* `frame_id`, `update_frame`.
|
||
|
||
Полет в глобальную точку по прямой (оставаясь на текущей высоте):
|
||
|
||
```python
|
||
navigate_global(lat=55.707033, lon=37.725010, z=0, frame_id='fcu_horiz')
|
||
```
|
||
|
||
Полет в глобальную точку (командная строка):
|
||
|
||
```bash
|
||
rosservice call /navigate_global "{lat: 55.707033, lon: 37.725010, z: 0.0, yaw: 0.0, yaw_rate: 0.0, speed: 3.0, frame_id: 'fcu_horiz', update_frame: false, auto_arm: false}"
|
||
```
|
||
|
||
### 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`.
|
||
|
||
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);
|
||
* `auto_arm` – перевести коптер в `OFFBOARD` и заармить автоматически (**коптер взлетит, если находится на полу!**);
|
||
* `frame_id`, `update_frame`.
|
||
|
||
Назначить целевую точку на 3 м выше текущей позиции:
|
||
|
||
```python
|
||
set_position(x=0, y=0, z=3, frame_id='fcu_horiz')
|
||
```
|
||
|
||
Назначить целевую точку на 1 м впереди текущей позиции:
|
||
|
||
```python
|
||
set_position(x=1, y=0, z=0, frame_id='fcu_horiz')
|
||
```
|
||
|
||
Вращение на месте со скоростью 0.5 рад/c:
|
||
|
||
```python
|
||
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);
|
||
* `auto_arm` – перевести коптер в `OFFBOARD` и заармить автоматически (**коптер взлетит, если находится на полу!**);
|
||
* `frame_id`, `update_frame`.
|
||
|
||
> **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: 'fcu_horiz')
|
||
```
|
||
|
||
Один из вариантов полета по кругу:
|
||
|
||
```python
|
||
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 (примерный аналог управления в [режиме `STABILIZED`](modes.md)). Данный сервис может быть использован для более низкоуровнего контроля поведения коптера либо для управления коптером при отсутствии источника достоверных данных о его позиции.
|
||
|
||
> **Note** Параметр `frame_id` определяет только систему координат, в которой задается рысканье (`yaw`).
|
||
|
||
Параметры:
|
||
|
||
* `pitch`, `roll`, `yaw` – необходимый угол по тангажу, крену и рысканью (рад.);
|
||
* `thrust` – уровень газа от 0 (нет газа) до 1 (полный газ);
|
||
* `auto_arm` – перевести коптер в `OFFBOARD` и заармить автоматически (**коптер взлетит, если находится на полу!**);
|
||
* `frame_id`, `update_frame`.
|
||
|
||
### set_rates
|
||
|
||
Установить угловые скорости по тагажу, 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:
|
||
|
||
* `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).
|
||
* `auto_arm` – перевести коптер в `OFFBOARD` и заармить автоматически (**коптер взлетит, если находится на полу!**);
|
||
|
||
### land
|
||
|
||
Перевести коптер в [режим](modes.md) посадки (`AUTO.LAND` или аналогичный).
|
||
|
||
> **Note** Для автоматического отключения винтов после посадки PX4-параметр `COM_DISARM_LAND` должен быть установлен в значение > 0.
|
||
|
||
Посадка коптера:
|
||
|
||
```python
|
||
res = land()
|
||
|
||
if res.success:
|
||
# коптер успешно переведен в режим AUTO.LAND
|
||
# ...
|
||
```
|
||
|
||
Посадка коптера (командная строка):
|
||
|
||
```bash
|
||
rosservice call /land "{}"
|
||
```
|
||
|
||
### release
|
||
|
||
Перестать публиковать setpoint'ы коптеру (отпустить управление). Необходим для продолжения контроля средствами [MAVROS](mavros.md).
|
||
|
||
Дополнительные материалы
|
||
------------------------
|
||
|
||
* [Полеты в поле ArUco-макеров](aruco.md).
|
||
* [Примеры программ и сниппеты](snippets.md).
|