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ROS综合应用（一）树莓派外部控制 Pixhawk（一站到底）

https://blog.csdn.net/weixin_41869763/article/details/104258058

ubuntu20.04配置marvos+px4+XTDrone

https://blog.csdn.net/weixin_42301220/article/details/117845212

官网

https://docs.px4.io/main/en/companion_computer/pixhawk_companion.html

https://docs.px4.io/v1.12/zh/flight_modes/offboard.html

技术分享 | P450-详解室内外指点飞行来啦

https://zhuanlan.zhihu.com/p/364475780

通过MAVROS连接机载电脑（NANO/TX2/NX）与Pixhawk

https://zhuanlan.zhihu.com/p/364390798

一、系统环境

软硬件名称版本备注
树莓派 Raspberry Pi 3B 无
树莓派操作系统 Ubuntu 16.04 MATE 无
树莓派和笔记本 ROS (Melodic) 和 MAVROS Moledic 似乎只支持Ubuntu18.04 及以上
树莓派和笔记本 python 要默认为 python2 不然安装 ROS 会有问题
飞控 Pixhawk 2.4.8 无
飞控固件版本 PX4 v1.8.２ (stable) 要自己编译下载（不要怕，此文一一道来）
笔记本操作系统 Ubuntu 18.04 编译固件，相传 Windows编译源码很慢
笔记本关键软件 QGroundControl v3.5.6 用于设置飞控 TELEM波特率
笔记本关键软件 putty 用于远程登录树莓派
其他硬件 USB转TTL 和无人机TELEM 2 通信时需要
假设你已经完成以上软硬件安装，注意QGC 使用的最新PX4 固件为 v1.10.1 ，找不到下面的　SYS_COMPANION　参数，不知为何，就是不行，程序卡在自己编写的第一个　while() 循环里。至于如何下载自己想要的版本，下次专门说．

测试环境

电脑

联想笔记本ubuntu20

jetson nx ubuntu18

飞控

飞控 Pixhawk 2.4.8

飞控固件版本未知

其他硬件 USB转TTL 和无人机TELEM 2 通信时需要

硬件链接

使用USB转TTL 连接树莓派与Pixhawk 的TELEM 2 端口，TELEM 2 输入电压为5V， USB转TTL使用5V的。

飞控板 TELEM2 字是正的，那么从左到右六个接口分别为：

5V TX RX 无用无用 GND

最好用胶枪缝一下，不然线容易开

1线（这个线头插进去有点紧并不是完全适配的）

带锁扣GH1.25转杜邦2.54mm端子线转接线2P3P4P5P6P飞控无人机线束

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.45292e8diJM0gM&id=673456981205&_u=n1qf7bf531a8

2 线2 插头刚刚好，但是没有转杜邦线的

V3数传连接线电流计线 apm PIX飞控电源模块线6p对6p硅胶 xh1.25

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.45292e8diJM0gM&id=547108606536&_u=n1qf7bf564a6

2 USB-ttl

软件链接

Ubuntu20.04 noetic
Ubuntu18.04 melodic
Ubuntu16.04 kinetic
Ubuntu14.04 indigo

1、树莓派设置（完全可以先用笔记本测试）

在树莓派上，需要新增一个 ROS 程序包，然后这个包里添加自己读取的程序。

安装MAVROS，此处使用二进制安装（比官网推荐的源安装方便很多）
sudo apt-get install ros-noetic-mavros ros-noetic-mavros-extras ros-noetic-control-toolbox
安装地理数据集
sudo /opt/ros/noetic/lib/mavros/install_geographiclib_datasets.sh

最后一步请耐心等待，我大概等待了20分钟左右。

创建程序包

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创建 /catkin_ws/src
cd /catkin_ws
编译
catkin_make
创建工程
cd ~/catkin_ws/src
catkin_create_pkg offb geometry_msgs mavros roscpp
#程序包名称 pi_offboard_px4，依赖的包 geometry_msgs, mavros 和 roscpp

　　

添加 .cpp 文件及必要修改

　　

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cd offb/src
sudo gedit offb_node.cpp

　　

添加以下来自 PX4官方教程的MAVROS控制例程：

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// 飞行模式
// GUIDED_NOGPS AVOID_ADSB THROW BRAKE POSHOLD AUTOTUNE FLIP
// SPORT DRIFT OF_LOITER LAND POSITION CIRCLE RTL LOITER GUIDED AUTO ALT_HOLD ACRO STABILIZE

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/**
* @file offb_node.cpp
* @brief Offboard control example node, written with MAVROS version 0.19.x, PX4 Pro Flight
* Stack and tested in Gazebo SITL
*/

#include <ros/ros.h>
#include <geometry_msgs/PoseStamped.h>
#include <mavros_msgs/CommandBool.h>
#include <mavros_msgs/SetMode.h>
#include <mavros_msgs/State.h>

mavros_msgs::State current_state;
void state_cb(const mavros_msgs::State::ConstPtr& msg){
    current_state = *msg;
}

int main(int argc, char **argv)
{
    ros::init(argc, argv, "offb_node");
    ros::NodeHandle nh;

    ros::Subscriber state_sub = nh.subscribe<mavros_msgs::State>
            ("mavros/state", 10, state_cb);
    ros::Publisher local_pos_pub = nh.advertise<geometry_msgs::PoseStamped>
            ("mavros/setpoint_position/local", 10);
    ros::ServiceClient arming_client = nh.serviceClient<mavros_msgs::CommandBool>
            ("mavros/cmd/arming");
    ros::ServiceClient set_mode_client = nh.serviceClient<mavros_msgs::SetMode>
            ("mavros/set_mode");

    //the setpoint publishing rate MUST be faster than 2Hz
    ros::Rate rate(20.0);

    // wait for FCU connection
    while(ros::ok() && !current_state.connected){
        ros::spinOnce();
        rate.sleep();
    }

    geometry_msgs::PoseStamped pose;
    pose.pose.position.x = 0;
    pose.pose.position.y = 0;
    pose.pose.position.z = 2;

    //send a few setpoints before starting
    for(int i = 100; ros::ok() && i > 0; --i){
        local_pos_pub.publish(pose);
        ros::spinOnce();
        rate.sleep();
    }

    // 飞行模式
    // GUIDED_NOGPS AVOID_ADSB THROW BRAKE POSHOLD AUTOTUNE FLIP
    // SPORT DRIFT OF_LOITER LAND POSITION CIRCLE RTL LOITER GUIDED AUTO ALT_HOLD ACRO STABILIZE
    mavros_msgs::SetMode offb_set_mode;
    offb_set_mode.request.custom_mode = "GUIDED";//

    mavros_msgs::CommandBool arm_cmd;
    arm_cmd.request.value = true;

    ros::Time last_request = ros::Time::now();

    while(ros::ok()){
        if( current_state.mode != "GUIDED" &&
            (ros::Time::now() - last_request > ros::Duration(5.0))){
            if( set_mode_client.call(offb_set_mode) &&
                offb_set_mode.response.mode_sent){
                ROS_INFO("GUIDED enabled");
            }
            last_request = ros::Time::now();
        } else {
            if( !current_state.armed &&
                (ros::Time::now() - last_request > ros::Duration(5.0))){
                if( arming_client.call(arm_cmd) &&
                    arm_cmd.response.success){
                    ROS_INFO("Vehicle armed");
                }
                last_request = ros::Time::now();
            }
        }

        local_pos_pub.publish(pose);

        ros::spinOnce();
        rate.sleep();
    }

    return 0;
}

　　

注：如果手写以上内容，很可能出错，编译产生Invocking "make -j4 -l4" failed，请根据错误多次排查。

接下来修改 CMakeLists.txt 以便编译。

取消注释/修改文本，得到如下两句：

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add_executable(offb src/offb_node.cpp)
target_link_libraries(offb
    ${catkin_LIBRARIES}
)

　　完整的CMakeLists.txt

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cmake_minimum_required(VERSION 3.0.2)
project(offb)

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  geometry_msgs
  mavros
  roscpp
)

catkin_package(
# INCLUDE_DIRS include
# LIBRARIES offb
# CATKIN_DEPENDS geometry_msgs mavros roscpp
# DEPENDS system_lib
)

include_directories(
# include
  ${catkin_INCLUDE_DIRS}
)

add_executable(offb src/offb_node.cpp)
target_link_libraries(offb
    ${catkin_LIBRARIES}
)

　　完整的package.xml

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<?xml version="1.0"?>
<package format="2">
  <name>offb</name>
  <version>0.0.0</version>
  <description>The offb package</description>

  <maintainer email="dongdong@todo.todo">dongdong</maintainer>

  <license>TODO</license>

  <buildtool_depend>catkin</buildtool_depend>
  <build_depend>geometry_msgs</build_depend>
  <build_depend>mavros</build_depend>
  <build_depend>roscpp</build_depend>
  <build_export_depend>geometry_msgs</build_export_depend>
  <build_export_depend>mavros</build_export_depend>
  <build_export_depend>roscpp</build_export_depend>
  <exec_depend>geometry_msgs</exec_depend>
  <exec_depend>mavros</exec_depend>
  <exec_depend>roscpp</exec_depend>

  
  <export>
    

  </export>
</package>

　　编译

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catkin_make

catkin_make                 #编译
catkin_make install
source devel/setup.bash     #配置catkin 工作空间

测试

这个过程需要树莓派打开几个终端，可以多登录几个 putty 实现。

1开启ros

在一个终端中运行 roscore ，启动 ROS。

roscore

　2开启通信节点

用途：接受本机ros节点接受程序指令，转换成飞控协议数据，串口转发给飞控。

首先给与串口权限，允许串口USB启用。

https://www.cnblogs.com/gooutlook/p/16494885.html

临时给与一次

1	`sudo chmod 777 /dev/ttyUSB0`

永久性 dongdong 当前用户名根据电脑修改相当于把川口所在的dialout组加入到管理员dongdong的用户下

1	`sudo usermod -aG dialout dongdong`

　然后在另一个终端中运行

ls /dev/tty*        # 下面两句只运行一句即可（根据有 ttyUSB0 还是 ttyACM0）
roslaunch mavros px4.launch fcu_url:=/dev/ttyUSB0:57600  #有ttyUSB0
roslaunch mavros px4.launch fcu_url:=/dev/ttyACM0:57600  #有ttyACM0

报错原因（不是编译报错）

1 找不到offboard模式，看来我这个固件版本没有这个模式。

2 我尝试切换到guidece和guideceNogps模式也会有别的报错，是遥控器没开的原因。

指示灯是黄色（遥控器没开）

guideceNogps模式遥控器打开，灯变蓝色了，正常的截图

3 程序控制节点

用途：使用自定义的程序给ros话题发布控制命令，然后控制飞机。

再在另一个终端运行程序控制节点

1 2	`source devel/setup.bash` `rosrun offb offb`

　判断是否进入指定模式，进入的话解锁飞机，进入解锁模式的旋转

可以看到飞机电机转动解锁。

更改GUIDED模式，重新编译测试

此时还可以再另一个终端运

1 2	`rostopic list` `rostopic echo /mavros/altitude`

查看当地海拔高度。当然，如果在 offboard_pi_node.cpp 里添加这些话题，也直接能够读取处理打印。

运行效果如下图

在这里插入图片描述

软件1

ubuntu mate 18.04官网下载，烧录及安装 SSH VNC ROS MAVROS librealsense realsense-ros vision_to_mavros（我自己亲自弄的）

https://blog.csdn.net/sinat_16643223/article/details/108032651?spm=1001.2014.3001.5502

软件2

基于单目视觉的四旋翼定点降落——如何通过mavros控制pixhawk（二）（这个我觉得讲得很详细）（2021.3.1现在回看发现也是对PX4官方手册里mavros-offboard代码的讲解）

https://blog.csdn.net/sinat_16643223/article/details/107589052?spm=1001.2014.3001.5502

软件3

MAVROS功能包的offboard模式控制例子

https://blog.csdn.net/weixin_44917390/article/details/106339339?spm=1001.2101.3001.6661.1&utm_medium=distribute.pc_relevant_t0.none-task-blog-2%7Edefault%7ECTRLIST%7Edefault-1-106339339-blog-107589052.pc_relevant_multi_platform_whitelistv3&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant_t0.none-task-blog-2%7Edefault%7ECTRLIST%7Edefault-1-106339339-blog-107589052.pc_relevant_multi_platform_whitelistv3&utm_relevant_index=1

主要过程：

要先解锁无人机，在切换无人机到offboard模式。我们每隔五秒去检查一下与飞控的连接等是否一切正常。在同一个循环中，我们按照指定的频率持续发送期望点信息给飞控。

软件4

offboard代码超详细注释

https://blog.csdn.net/zouxu634866/article/details/104095648?spm=1001.2101.3001.6661.1&utm_medium=distribute.pc_relevant_t0.none-task-blog-2%7Edefault%7ECTRLIST%7Edefault-1-104095648-blog-106339339.pc_relevant_multi_platform_whitelistv3&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant_t0.none-task-blog-2%7Edefault%7ECTRLIST%7Edefault-1-104095648-blog-106339339.pc_relevant_multi_platform_whitelistv3&utm_relevant_index=1