ドローンエンジニア養成塾第21期

全体スケジュール

アプリケーションコースは積極的に、実際に手を動かし実践する、がモットーです！
※時間の都合上多少変更がある場合があります。

Day2 目標

• シミュレータ（SITL）
  • アプリケーションのテスト方法を理解する
  • Pymavlink, DroneKit-Python
    • アプリケーションの開発方法を理解する

全体のイメージ

アプリケーション編のスコープ

アプリケーション編のスコープ

アプリケーション編の構成要素

シミュレータ Pymavlink DroneKit-Python

SITLシミュレータの種類

SITLで単純なテイクオフ（MAVProxyコマンド）

mode guided
rc 3 1000
arm throttle
takeoff 10

• mode guided：GUIDEDモードに変更
• rc 3 1000：スロットルを最小に（アームの前提）
• arm throttle：アーム
• takeoff 10：高度10mまで離陸

SITL起動オプション（1/2）

SITL起動オプション（2/2）

https://ardupilot.org/dev/docs/using-sitl-for-ardupilot-testing.html

SITL(=MAVProxy)コマンド（1/2）

SITLとGazeboの連携

• セットアップ手順
  • https://ardupilot.org/dev/docs/sitl-with-gazebo.html
• 別々のターミナルで下記コマンドを順次実行
  • gz sim -v4 -r iris_runway.sdf
  • sim_vehicle.py -v ArduCopter -f gazebo-iris --model JSON --map –console
• Youtube動画 https://youtu.be/oeJKK3RLSuw

開発準備：MAVLink ソース,Doc生成

• Webブラウザで下記URLを開いておく
  • https://mavlink.io/en/messages/common.html (MAVLink定義)
    https://dronekit.netlify.app/ (DroneKit-Python)
• VS Codeを起動し、WSL2/Ubuntu22.04にリモート接続して、 「/home/ardupilot/GitHub」 を開いておく
  ※ 開発環境構築手順書 でセットアップしたもの
• mavgen.pyを使ってMAVLink Pythonソースコードを生成して開いておく

$ cd /home/ardupilot/GitHub/pymavlink/mavlink
$ mkdir -p generated
$ mavgen.py --lang=Python --wire-protocol=1.0 --output=generated/output_py.py message_definitions/v1.0/common.xml

開発準備：シミュレータ環境

開発準備：フォルダ・ブランチ構成

• 各自のワークフォルダ（droneschool/workshop/<term_no>/<name>）で作業をしてください。
• サンプルコードを修正する場合もワークフォルダに保存してください。
• ワークブランチ(<term_no>_<name>)で作業をしてください。

開発準備：アプリ実行方法

• アプリケーション実行方法
  • Pythonソースコードを編集する
  • 右上の「▷」ボタンをクリックして実行する
  • VS Codeのターミナルに表示される実行結果、またMPやMAVProxyから機体の挙動を確認する
  • 事前・事後条件を整えるために適宜MPやMAVProxyで機体操作を行う

開発準備：機体の操作（MP / MAVProxy）

• MPで単純なテイクオフ＆自動航行
  1. アクションタブを開き、Guidedを選択して「モードをセット」押下
  2. 「Arm/Disarm」押下
  3. マップ上で右クリック > 離陸 > 高度(m)を入力して「OK」押下
  4. マップ上で右クリック > 「ここまで飛行」押下
• MAVProxyで単純なテイクオフコマンド

mode guided
rc 3 1000
arm throttle
takeoff 10

シミュレータ Pymavlink DroneKit-Python

Pymavlink

• MAVLinkプロトコルのPython実装
• センサーデータを読み取って機体にコマンド送信などの処理をPythonで実装できる
• 他言語用のソースコードジェネレータ、フライトログ分析などのツールが含まれる
• MAVProxy、DroneKit-Pythonの下位モジュールとして使われている
• MAVLink v1/v2、Python 2/3系をサポート
• Pythonなのでどこでも動く（Windows,Mac,Linux,ラズパイなど）
• 現在も開発は活発なのでオススメ！

MAVLinkメッセージフロー

Pymavlinkインストール方法

• 環境構築手順書の手順が完了していれば、インストールされているので追加作業は不要

• pip/pip3コマンドでインストールする場合（下記のいずれか）

$ pip install pymavlink 
$ pip3 install pymavlink

• ソースコードからインストールする場合

$ git clone https://github.com/ArduPilot/pymavlink.git
$ cd pymavlink
$ git clone https://github.com/ArduPilot/mavlink.git
$ pip3 install --user .

機体への接続オプション：システムIDとコンポーネントID

接続元が機体内部（例：コンパニオンコンピュータ）の場合は同システム内の異なるコンポーネントとして、機体外部（例：GCS）の場合は異なるシステムとして接続する。

HEARTBEAT（#0）メッセージの定義

https://mavlink.io/en/messages/common.html#HEARTBEAT

接続後のメッセージフロー

ここにパラメータによるストリームレート変更について追加 各メッセージの送信レートはパラメータを見ればわかります。変更も可です。 https://ardupilot.org/dev/docs/mavlink-requesting-data.html

ARM/DISARM

pm01_message_dump.py

# 機体への接続は省略
# ARM
master.arducopter_arm()
master.motors_armed_wait()
print("ARMED")

time.sleep(10)

# DISARM
master.arducopter_disarm()
master.motors_disarmed_wait()
print("DISARMED")

https://mavlink.io/en/messages/common.html#MAV_CMD_COMPONENT_ARM_DISARM
https://www.ardusub.com/developers/pymavlink.html#armdisarm-the-vehicle

フライトモード変更

# 機体への接続は省略

# 変更後モード
mode = 'LOITER’

# モードが有効かをチェック
if mode not in master.mode_mapping():
    print('Unknown mode : {}'.format(mode))
    print('Try:', list(master.mode_mapping().keys()))
    sys.exit(1)

# モードIDを取得
mode_id = master.mode_mapping()[mode]

https://mavlink.io/en/messages/common.html#MAV_CMD_DO_SET_MODE
https://www.ardusub.com/developers/pymavlink.html#change-flight-mode

テイクオフ

テイクオフ処理手順

• アーミングできるかチェック
• フライトモードを「GUIDED」に設定
• アーミング実行
• アーミングが完了するまで待つ
• テイクオフ実行
• 目標高度に達するまで待つ

テイクオフ コード

# 機体への接続は省略
# GUIDEDモード(4)に設定
master.set_mode(4)

# アーム
master.arducopter_arm()
master.motors_armed_wait()

# 目標高度
target_altitude = 3

# 離陸
master.mav.command_long_send(
    master.target_system, master.target_component,
    mavutil.mavlink.MAV_CMD_NAV_TAKEOFF,
    0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, target_altitude)

https://mavlink.io/en/messages/common.html#MAV_CMD_NAV_TAKEOFF

テイクオフ コード（続き）

# データストリームレート変更: GLOBAL_POSITION_INT(33)を10Hzで受信
master.mav.command_long_send(master.target_system, master.target_component,
    mavutil.mavlink.MAV_CMD_SET_MESSAGE_INTERVAL, 0, 33, 100000, 0, 0, 0, 0, 0)

# 目標高度への到達を確認
while True:
    # GLOBAL_POSITION_INT から相対高度を取得
    recieved_msg = master.recv_match(type='GLOBAL_POSITION_INT', blocking=True)
    current_altitude = recieved_msg.relative_alt / 1000
    print("高度: {}".format(current_altitude))

    if current_altitude >= target_altitude  0.95:
        print("目標高度に到達")
        break

    time.sleep(0.1)

https://mavlink.io/en/messages/common.html#GLOBAL_POSITION_INT

機体のパラメータ

機体の全パラメータ読み込み

# 機体への接続は省略
# 全パラメータ取得を要求
master.mav.param_request_list_send(
    master.target_system, master.target_component
)
while True:
    time.sleep(0.01)
    try:
        message = master.recv_match(type='PARAM_VALUE', blocking=True).to_dict()
        print('name: %s\tvalue: %d' % (message['param_id'],
                                       message['param_value']))
    except Exception as error:
        print(error)
        sys.exit(0)

https://www.ardusub.com/developers/pymavlink.html#read-all-parameters
https://mavlink.io/en/services/parameter.html

ホームロケーション

ホームロケーション

• ホームロケーションを取得するにはHOME_POSITION#242 メッセージを受信する
• HOME_POSITIONメッセージはアームのタイミングで受信できる
• ホームロケーションはRTLの帰還先として利用される

https://mavlink.io/en/messages/common.html#HOME_POSITION

ホームロケーション取得

# 機体への接続は省略

while True:
  # HOME_POSITIONメッセージを受信, アームのタイミングで受信できる
  msg = master.recv_match(type='HOME_POSITION', blocking=True)
  if msg is not None:
    # ホームロケーション情報を設定
    home_latitude = msg.latitude / 1.0e7
    home_longitude = msg.longitude / 1.0e7
    home_altitude = msg.altitude / 1000.0  # メートル単位に変換
    print(f"ホームロケーション:lat={home_latitude},lon={home_longitude},alt={home_altitude}")
        break  # ホームロケーションを取得したら終了

https://mavlink.io/en/messages/common.html#HOME_POSITION

機体制御

機体制御

• 座標指定
  • 目標の緯度・経度を指定する
  • 速度を指定できる
• 姿勢・位置制御
  • 姿勢制御
  • 位置(スピード)制御

座標指定

• SET_POSITION_TARGET_GLOBAL_INTメッセージを利用する。引数に移動先の緯度・経度・高度を渡す
• 移動先の緯度・経度が分かっている場合には利用し易い
• 実行後に他のコマンドの割り込みを受け付ける
• 目標地点に到達したことを通知する処理がないため、現在地と目標地点の緯度・経度から距離を算出し到達を判定する

座標指定 コード

# 機体への接続は省略
# GUIDEDモード(4)に設定
master.set_mode(4)

# 目標の緯度・経度、高度を設定
target_lat = 35.8787276
target_lon = 140.3388137
target_alt = 3

# SET_POSITION_TARGET_GLOBAL_INTメッセージを送信
master.mav.set_position_target_global_int_send(
    0, master.target_system, master.target_component,
    mavutil.mavlink.MAV_FRAME_GLOBAL_RELATIVE_ALT_INT, # グローバル座標、相対高度
    0b0000111111111000, # X,Y,Zの位置・速度・加速度は使用、YAWの角度・角速度は未使用
    int(target_lat  1e7), int(target_lon  1e7), # 緯度・経度は10の7乗倍して整数化
    target_alt, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0
)

https://mavlink.io/en/messages/common.html#SET_POSITION_TARGET_GLOBAL_INT

姿勢・位置制御

• 細かく制御すればスムーズに移動できる
• ターゲットを追従する際に使うと便利
• 使用するコマンド
• SET_ATTITUDE_TARGET#82
• SET_POSITION_TARGET_LOCAL_NED#84
• SET_POSITION_TARGET_GLOBAL_INT#86

姿勢制御 マスクの使い方

https://mavlink.io/en/messages/common.html#ATTITUDE_TARGET_TYPEMASK

位置(スピード)制御 コード

# 機体への接続は省略
# MAVLinkメッセージ作成
msg = master.mav.set_position_target_local_ned_encode(
    0,          # ブートからの時間（今回は未使用）
    0, 0,       # ターゲットシステム、コンポーネント
    mavutil.mavlink.MAV_FRAME_LOCAL_NED,    # フレーム
    0b0000111111000111,  # タイプマスク 0:有効, 1:無効
    0, 0, 0,    # x, y, z位置（今回は未使用）
    2, -2, 1,   # x, y, z速度m/s
    0, 0, 0,    # x, y, z加速度（今回は未使用）
    0, 0)       # ヨー, ヨーレート

# MAVLinkメッセージ送信
for x in range(0, 20):
    master.mav.send(msg)
    time.sleep(0.1)

https://mavlink.io/en/messages/common.html#MAV_FRAME_BODY_NED

コマンド送信

• MAVLinkのコマンドメッセージを送ることができる
• 「master.mav.command_long_encode」関数を利用し送信する
• MAV_CMD_DO_SET_SERVO、DO_CMD_DO_SET_ROI、MAV_CMD_DO_PARACHUTEなどのコマンド実行が可能

https://mavlink.io/en/messages/common.html#COMMAND_LONG

自動航行

自動航行関連でできること

• 機体からのミッションダウンロード
• 機体へのミッションアップロード
• ウェイポイント数の取得
• 現在実行中のミッションの取得
• 実行するミッションの指定

ミッションの実行

# 接続
master = mavutil.mavlink_connection(
    "127.0.0.1:14551", source_system=1, source_component=90)

# AUTOモードに変更
master.set_mode_apm(master.mode_mapping()['AUTO'])

• プロポにてフライトモードを「AUTO」に切り替えるのと同様の操作
• 別のモードに切り替えることでミッションを停止することができる
• 停止後、ミッションを再開するかどうかは「MIS_RESTART」パラメーターで設定可能（０:続きから再開、1：最初からリスタート）

https://dronekit.netlify.app/guide/auto_mode.html

シミュレータ Pymavlink DroneKit-Python

全体イメージ再掲

DroneKit-Pythonとは？

• コンパニオンコンピューター、PCで動作するアプリをPythonを使って開発できる
• Linux、Mac OS X、Windowsで動作可能
• MAVLinkを使ってフライトコントローラーと通信を行う
• 機体のステータス、パラメーター情報、ミッションの実行が可能
• Apache v2ライセンス

https://github.com/dronekit/dronekit-python

DroneKit-Python 更新状況

• リリース最終バージョン
  • version:2.9.2, リリース日:2019/03/18
  • https://pypi.org/project/dronekit
  • GitHubのmasterブランチでは修正が進んでいる（最終更新日:2024/5/20）
  • PyPIにリリースされていない修正を反映させるためにはソースコードからインストールが必要
• Python 2系/3系

DroneKit-Python ソース

APIの機能

• 機体への接続（複数可能）
• 機体のステート取得・設定
• 機体のパラメーター取得・設定
• ステート・パラメーター変更通知を非同期受信
• 機体の飛行（GUIDEDモード）
• 任意のメッセージを追加し、機体やその他ハードウェアの制御が可能（GUIDEDモード）
• 自動航行用のウェイポイント生成
• RCチャンネルの上書き

機体への接続

機体の属性情報

機体情報：Vehicleクラス

• connectにて取得した機体オブジェクトVehicleを利用し、機体情報、パラーメーターの取得が可能
• 機体の属性は基本的に読み取り専用。以下は書き込みも可能。
  home_location、gimbal、airspeed、groundspeed、mode、armed

https://dronekit.netlify.app/guide/vehicle_state_and_parameters.html

属性書き込み

• 機体オブジェクトの属性に直接値を設定する

# GUIDEDモード変更
vehicle.mode = VehicleMode(“GUIDED”)

# アーム
vehicle.armed = True

# グラウンドスピードを3.2m/sに設定
vehicle.groundspeed = 3.2

https://dronekit.netlify.app/guide/vehicle_state_and_parameters.html

追加された便利関数

• 値変更が成功するかどうかは保証されないため、変更されたかをチェックする必要がある。

# GUIDEDモードを設定
vehicle.mode = VehicleMode("GUIDED")
vehicle.wait_for_mode("GUIDED")

# アーミング
vehicle.armed = True
vehicle.arm()

# モードがGUIDEDになり、アーミングされるまで待つ
while not vehicle.mode.name == 'GUIDED' and not vehicle.armed:
	time.sleep(1)

https://dronekit.netlify.app/guide/vehicle_state_and_parameters.html

テイクオフ

テイクオフ処理手順

• アーミングできるかチェック
• フライトモードを「GUIDED」に設定
• アーミング実行
• アーミングが完了するまで待つ
• テイクオフ実行
• 目標高度に達するまで待つ

https://dronekit.netlify.app/guide/taking_off.html

テイクオフコード

#離陸
try:
    vehicle.wait_for_armable()
    vehicle.wait_for_mode("GUIDED")
    vehicle.arm()
    time.sleep(1)
    vehicle.wait_simple_takeoff(100, timeout=20)
    # vehicle.wait_simple_takeoff(20,0.5,15) # 高さ誤差も指定する場合
 
except TimeoutError as takeoffError:
    print("Takeoff is timeout!!!")
    # フェールセーフコード

https://github.com/dronekit/dronekit-python/blob/master/CHANGELOG.md

便利関数一覧

wait_for, ※汎用的、他の関数のベース
wait_for_armable,
arm,
disarm,
wait_for_mode,
wait_for_alt,
wait_simple_takeoff

https://github.com/dronekit/dronekit-python/blob/master/CHANGELOG.md

属性変更通知 リスナー1

• Listenerを利用し属性が変更された際に通知を受け取る
• 通知を受けた際に実行するコールバック関数を定義する
• コールバック関数の引数
  • self：Vehicleオブジェクト
  • attr_name：属性名（ワイルドカード「」も指定可能）
  • value：変更された値

https://dronekit.netlify.app/guide/vehicle_state_and_parameters.html

属性変更通知 リスナー2

#コールバック関数、通知された値を表示する
def location_callback(self, attr_name, value):
	print("Location (Global): ", value)

#コールバック関数「location_callback」を「global_frame」変更通知用に登録する
vehicle.add_attribute_listener('location.global_frame', location_callback)

#コールバック関数が解除されるまでの10秒間「Location (Global):」が表示される
time.sleep(10)

#登録したコールバック関数を解除する
vehicle.remove_attribute_listener('location.global_frame', location_callback)

https://dronekit.netlify.app/guide/vehicle_state_and_parameters.html

属性変更通知 デコレーター1

• Pythonのデコレーター関数を利用する
  @vehicle.on_attribute('attr_name')

https://dronekit.netlify.app/guide/vehicle_state_and_parameters.html

属性変更通知 デコレーター2

# vehicle.location.global_frameの変更通知を受け取る
@vehicle.on_attribute('location.global_frame')
def location_callback(self, attr_name, value):
    print("Location (Global):", value)

# 10秒間「Location (Global):」が表示される
time.sleep(10)

# 解除する方法はないのでCtrl+C で終了

https://dronekit.netlify.app/guide/vehicle_state_and_parameters.html

リスナー vs デコレーター

• 何が違う？
  • どちらも通知を受けますが、任意に停止できるか否かが違う。リスナーは停止できる。
• どっちを使えばいいの？
  • 一時的にデータ通知が必要：リスナー
  • ずっとデータ通知が必要：デコレーター
  • 例）HEARTBEAT、STATUSTEXTなど

https://dronekit.netlify.app/guide/vehicle_state_and_parameters.html

機体のパラメーター

パラメーター

• 機体と接続した際にvehicleオブジェクトのparametersに保持される
• 読み書き可能
• オブザーバーでの変更通知が可能
• 機体からのメッセージを監視し、最新の状態が反映される
• コプターで使用可能なパラメーターは下記を参照
• https://ardupilot.org/copter/docs/parameters.html

https://dronekit.netlify.app/guide/vehicle_state_and_parameters.html

パラメーター 読み書き

#パラメーターの参照
#print文で「Param:」を表示
print("Param: %s" % vehicle.parameters['RTL_ALT'])

#パラメーター更新
#RTL高度を100cmに設定
vehicle.parameters['RTL_ALT'] = 100

https://dronekit.netlify.app/guide/vehicle_state_and_parameters.html

パラメーター 全表示

• Parametersのイテレーターを利用し、順にパラメーターを参照する

#パラメーターの参照
#イテレーターにて順print文で「Key: Value」を表示
for key, value in vehicle.parameters.items():
	print("Key: %s Value:%s" % (key,  value))

https://dronekit.netlify.app/guide/vehicle_state_and_parameters.html

パラメーター 変更通知 リスナー1

• 機体の属性と同様にリスナーを利用する
• Listenerに変更の通知を受けとるパラメーター名、コールバック関数を登録する
• コールバック関数の引数
  • self：Parametersオブジェクト
  • attr_name：パラメーター名（ワイルドカード「」も指定可能）
  • value：パラメーター値

https://dronekit.netlify.app/guide/vehicle_state_and_parameters.html

パラメーター 変更通知 リスナー2

#コールバック関数
def RTL_ALT_parameter_callback(self, attr_name, value):
	print("RTL_ALT:  %s" % value)

#コールバック関数「RTL_ALT_parameter_callback」を「RTL_ALT」変更通知用に登録する
vehicle.parameters.add_attribute_listener('RTL_ALT', RTL_ALT_parameter_callback)

https://dronekit.netlify.app/guide/vehicle_state_and_parameters.html

パラメーター 変更通知 デコレーター1

• Pythonのデコレーター関数を利用する
  @vehicle.parameters.on_attribute('param_name')
• コールバック関数の引数
  • self：Parametersオブジェクト
  • attr_name：パラメーター名（ワイルドカード「」も指定可能）
  • value：パラメーター値

https://dronekit.netlify.app/guide/vehicle_state_and_parameters.html

パラメーター 変更通知 デコレーター2

#RTL_ALTが変更された際に通知を受け取る
#デコレーターの設定
@vehicle.parameters.on_attribute('RTL_ALT')
def decorated_RTL_ALT_callback(self, attr_name, value):
	print("PARAMETER CALLBACK: %s changed to %s" % (attr_name, value))

https://dronekit.netlify.app/guide/vehicle_state_and_parameters.html

ホームロケーション

ホームロケーション

• GPSの位置情報が取得できた際に設定される
• RTLのローンチ場所として利用される
• ホームロケーションを取得するにはcommandsをダウンロードする
  • home_locationはListen可能
• ダウンロードする場合、完了後にvehicle.home_locationに設定される
  ※commandsダウンロード前はNoneになる

https://dronekit.netlify.app/guide/vehicle_state_and_parameters.html

ホームロケーション取得

#vehicle.home_locationに値がセットされるまで
#dowloadを繰り返し実行する
while not vehicle.home_location:
	cmds = vehicle.commands
	cmds.download()
	cmds.wait_ready()

	if not vehicle.home_location:
		print("Waiting for home location …")

#ホームロケーションの取得完了
print("Home location: %s " % vehicle.home_location)

https://dronekit.netlify.app/guide/vehicle_state_and_parameters.html

機体制御

機体制御

• 座標指定
  • 目標の緯度・経度を指定する
  • 速度を指定できる
• 位置姿勢制御（MAVLinkコマンドで制御）
  • 姿勢制御
  • 位置(スピード)制御

https://dronekit.netlify.app/guide/copter/guided_mode.html

座標指定

• simple_goto関数を利用する。引数に移動先の緯度・経度を渡す
• 移動先の緯度・経度が分かっている場合には利用し易い
• 実行後に他のコマンドの割り込みを受け付ける
• 目標地点に到達したことを通知する処理がないため、現在地と目標地点の緯度・経度から距離を算出し到達を判定する

https://dronekit.netlify.app/guide/copter/guided_mode.html

制御移動

• 細かく制御すればスムーズに移動できる
• ターゲットを追従する際に使うと便利
• 使用するコマンド
• SET_ATTITUDE_TARGET#82
• SET_POSITION_TARGET_LOCAL_NED#84
• SET_POSITION_TARGET_GLOBAL_INT#86

command_long_encode

• MAVLinkのコマンドメッセージを送ることができる
• 「vehicle.message_factory.command_long_encode」関数を利用し送信する
• MAV_CMD_DO_SET_SERVO、DO_CMD_DO_SET_ROI、MAV_CMD_DO_PARACHUTEなどコマンドの実行が可能

https://ardupilot.org/dev/docs/copter-commands-in-guided-mode.html#mav-cmds

command_long_encode 例

#ヨー制御コマンドメッセージを生成する場合
msg = vehicle.message_factory.command_long_encode(
		0, 1, 		#ターゲットシステム、コンポーネント
		mavutil.mavlink.MAV_CMD_CONDITION_YAW, #コマンド
		0,
		90,		# param1 角度指定（degrees）
		0, 		# param2 スピード指定（deg/s）
		1, 		# param3 方向　-1：反時計周り、1：時計周り
		0, 		# param4 オフセット 1:相対、0：絶対
		0, 0,0) 		# CONDITION_YAWの場合param5〜7未使用

#MAVLinkメッセージ送信
vehicle.send_mavlink(msg)

https://dronekit.netlify.app/guide/copter/guided_mode.html
https://ardupilot.org/copter/docs/common-mavlink-mission-command-messages-mav_cmd.html#mav-cmd-condition-yaw

自動航行

自動航行関連でできること

• 機体からのミッションダウンロード
• 機体へのミッションアップロード
• ウェイポイント数の取得
• 現在実行中のミッションの取得
• 実行するミッションの指定

https://dronekit.netlify.app/guide/auto_mode.html

ミッションのダウンロード

#機体に接続
vehicle = connect('127.0.0.1:14550', wait_ready=True)
#コマンドオブジェクトの取得
cmds = vehicle.commands
#ダウンロード実行
cmds.download()
cmds.wait_ready()

• ミッションのダウンロードは非同期で実施される
• wait_readyで処理の完了を待つ

https://dronekit.netlify.app/guide/auto_mode.html

現在ミッションのクリア

#機体に接続
vehicle = connect('127.0.0.1:14550', wait_ready=True)
#コマンドオブジェクトの取得
cmds = vehicle.commands
#クリア&アップロード
cmds.clear()
cmds.upload()

https://dronekit.netlify.app/guide/auto_mode.html

ミッションの生成と追加

#機体に接続
vehicle = connect('127.0.0.1:14550', wait_ready=True)
#コマンドオブジェクトの取得
cmds = vehicle.commands
#ダウンロード実行
cmds.download()
cmds.wait_ready()
#コマンド定義（テイクオフのミッションを定義）
cmd=Command( 0, 0, 0, mavutil.mavlink.MAV_FRAME_GLOBAL_RELATIVE_ALT, mavutil.mavlink.MAV_CMD_NAV_TAKEOFF, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 10)
#コマンド追加
cmds.add(cmd)
#ミッションアップロード
cmds.upload()

https://dronekit.netlify.app/guide/auto_mode.html

ミッションの変更1

#機体に接続
vehicle = connect('127.0.0.1:14550', wait_ready=True)

#コマンドオブジェクトの取得
cmds = vehicle.commands

#ダウンロード実行
cmds.download()
cmds.wait_ready()

#編集用に別のリストにミッションを保持
missionList=[]
for cmd in cmds:
	missionList.append(cmd)

https://dronekit.netlify.app/guide/auto_mode.html

ミッションの変更2

#ミッションの編集
#ここでは、最初のミッションをテイクオフに変更
missionList[0].command=mavutil.mavlink.MAV_CMD_NAV_TAKEOFF

#現在のミッションをクリアする
cmds.clear()

#変更したミッションをアップロードする
for cmd in missionList:
    	cmds.add(cmd)
	cmds.upload()

https://dronekit.netlify.app/guide/auto_mode.html
https://ardupilot.org/copter/docs/common-mavlink-mission-command-messages-mav_cmd.html#mav-cmd-nav-takeoff

ミッションの実行

#機体に接続
vehicle = connect('127.0.0.1:14550', wait_ready=True)

#コマンドオブジェクトの取得
vehicle.mode = VehicleMode("AUTO")

• プロポにてフライトモードを「AUTO」に切り替えるのと同様の操作
• 別のモードに切り替えることでミッションを停止することができる
• 停止後、ミッションを再開するかどうかは「MIS_RESTART」パラメーターで設定可能（０:続きから再開、1：最初からリスタート）

https://dronekit.netlify.app/guide/auto_mode.html

実行中ミッションの確認

• vehicle.commands.nextを参照し、次実行するコマンドの順番が確認できる
• nextに番号を指定することで、別のコマンドを実行できる（変更後、upload()を実行する必要はない）

#コマンドオブジェクトのnextを確認する
vehicle.commands.next = 3

https://dronekit.netlify.app/guide/auto_mode.html

ミッション完了の通知

• ミッションの完了を通知する仕組みがない
• 確認する方法
  • commands.nextと_current_waypoint値で確認する
  • 機体の位置が目的の場所にあるかどうかで判定する
• ミッション完了後、続けてミッションを行う場合は、一度AUTOモードを解除してから再度AUTOモードにする
  • 例えば「AUTO→GUIDED→AUTO」のようにする

https://dronekit.netlify.app/guide/auto_mode.html

MAVLinkメッセージ

MAVLinkメッセージリスナー

• 機体の属性変更、パラメーター変更の通知と同様にMAVLinkのメッセージを受信した際に処理する
• リスナー・デコレーターの仕組みを利用する

https://dronekit.netlify.app/guide/mavlink_messages.html

MAVLinkメッセージデコレーター

#デコレーターを使ってリスナーと作成する
@vehicle.on_message('RANGEFINDER')
def listener(self, name, message):
	print('distance: %s' % message.distance)
	print('voltage: %s' % message.voltage)

• ワイルドカードの指定も可能
  @vehicle.on_message('')

https://dronekit.netlify.app/guide/mavlink_messages.html

MAVLinkメッセージリスナー

#リスナー用の関数
def listener(self, name, message):
	print('distance: %s' % message.distance)
	print('voltage: %s' % message.voltage)

#リスナーに登録する
vehicle.add_message_listener('RANGEFINDER', listener)

#不要になったら以下で削除
vehicle.remove_message_listener('RANGEFINDER', listener)

• ワイルドカードの指定も可能

https://dronekit.netlify.app/guide/mavlink_messages.html

MessageFactory

#DISTANCE_SENSORを送る関数
#関数は用意されていない場合、message_factoryを使おう！

<message id="132" name="DISTANCE_SENSOR">
↓
msg = vehicle.message_factory.distance_sensor_encode(
    0, 0, 0,
   120,  # cm
   0,      # Laser
   0, 0, 0
)
vehicle.send_mavlink(msg)

https://github.com/dronekit/dronekit-python/blob/master/dronekit/__init__.py#L2214

宿題

宿題１

• 環境構築手順書を参照して環境をセットアップする
  • 期日：7/4（土）（Day3）
  • 使用する手順書
    • コンパニオンコンピュータ（BlueOS）: blueos-dev-env-setup-guide.pdf
    • WSL Docker: wsl-docker-setup-guide.pdf
• 質問・不明点、結果報告はFacebookグループにて積極的に共有をお願いします（Facebookが難しい場合はメールでも可）

宿題２

• 講義内容を踏まえて、フライトエクスペリエンスで飛行させるオリジナルアプリケーションを開発する
  • 期日：7/18（土）（Day4）
  • 任意としますが、チャレンジするといいことがあるかも…！？
  • コンパニオンコンピュータ（Day3講義内容）の使用も可能
  • シミュレータで動作確認済みであること
  • 講師機体を使用可能。その場合はGitHub経由でソースコードを事前連携すること
  • 自身の機体・PC（GCS）を使う場合は接続テスト済みであること
  • 過去の先輩のアプリフライトチャレンジは下記動画を参考にしてください
    • https://youtu.be/2gB1OnDtEgA ：

Appendix.

• Vibeコーディングでドローンアプリ開発
  • 参考ドキュメント
    • https://github.com/hfujikawa77/vc-handson-drone/blob/main/vc-handson-drone.md
  • 開発アプリ事例
    • CLI https://youtu.be/kzowgfyb9Pg
    • Web https://youtu.be/Q4vinbTm4F4
    • モバイル https://youtu.be/y30Q_Ia6vTk

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