PX4 Guide (main)

Мови (Ukrainian)

English
中文 (Chinese)
한국어 (Korean)

Мови (Ukrainian)

English
中文 (Chinese)
한국어 (Korean)

Appearance

Симуляція кількох рухомих засобів з Gazebo Classic ​

Цей розділ пояснює як моделювати кілька безпілотних ЛА використовуючи Gazebo Classic та SITL (тільки для Linux). Різний підхід використовуються для симуляції з та без ROS.

Кілька рухомих засобів з Gazebo Classic ​

Щоб змоделювати кілька засобів типу iris або літаків в Gazebo Classic використовуйте наступні команди в терміналі (з кореня дерева вихідного коду Прошивки):

sh
Tools/simulation/gazebo-classic/sitl_multiple_run.sh [-m <model>] [-n <number_of_vehicles>] [-w <world>] [-s <script>] [-t <target>] [-l <label>]

  • <model>: Тип/модель засобу для відтворення, наприклад: iris (за замовчуванням), plane, standard_vtol, rover, r1_rover typhoon_h480.

  • <number_of_vehicles>: Кількість рухомих засобів для відтворення. Значення за замовчуванням - 3. Максимум - 254.

  • <world>: Світ в якому потрібно відтворити засоби, наприклад: empty (за замовчуванням)

  • <script>: Відтворити кілька засобів різних типів (замінюючи значення в -m та -n). Наприклад:

    sh
    -s "iris:3,plane:2,standard_vtol:3"
    • Типи засобів що підтримуються: iris, plane, standard_vtol, rover, r1_rover typhoon_h480.
    • Число після двокрапки вказує на кількість рухомих засобів (цього типу) для відтворення.
    • Максимальна кількість засобів - 254.

  • <target>: ціль збірки, наприклад: px4_sitl_default (за замовчуванням), px4_sitl_nolockstep

  • <label> : певна мітка для моделі, наприклад: rplidar

Кожному екземпляру рухомого засобу виділяється унікальний системний ідентифікатор MAVLink (2, 3, 4 тощо). Системний ідентифікатор MAVLink 1 пропускається, щоб мати узгодженість у просторі імен. Екземпляри засобів доступні з послідовно виділених віддалених UDP портів PX4: 14541 - 14548 (усі додаткові екземпляри доступні по тому ж самому UDP порту 14549).

INFO

Обмеження на 254 засоби з'явилось тому що системний ідентифікатор mavlink MAV_SYS_ID підтримує тільки 255 засобів в одній мережі (а перша мережа пропускається). MAV_SYS_ID виділяється у SITL rcS: init.d-posix/rcS

Відео: кілька мультикоптерів (Iris) ​

Відео: кілька літаків ​

Відео: кілька ВЗІП ​

Збірка та тестування (XRCE-DDS) ​

Tools/simulation/gazebo-classic/sitl_multiple_run.sh може бути використано для симуляції кількох засобів, з'єднаних за допомогою XRCE-DDS в Gazebo Classic.

INFO

Потрібно буде встановити залежності XRCE-DDS. Для додаткової інформації дивіться: Посібник користувача ROS 2 (Міст PX4-ROS 2) для взаємодії з вузлами ROS 2.

Для збірки прикладу установки дотримуйтесь наступних кроків:

  1. Клонуйте код PX4/Прошивки і зберіть код SITL:

    sh
    cd Firmware_clone
git submodule update --init --recursive
DONT_RUN=1 make px4_sitl gazebo-classic

  2. Зберіть мікроагента xrce-dds та пакунок взаємодії дотримуючись інструкцій тут.

  3. Запустіть Tools/simulation/gazebo-classic/sitl_multiple_run.sh. Наприклад, для відтворення 4 рухомих засобів виконайте:

    sh
    ./Tools/simulation/gazebo-classic/sitl_multiple_run.sh -m iris -n 4

    INFO

Кожному екземпляру рухомого засобу виділяється унікальний системний ідентифікатор MAVLink (2, 3, 4 тощо). Системний ідентифікатор MAVLink 1 пропускається. :::

  1. Запустіть MicroXRCEAgent. Він автоматично під'єднається до усіх чотирьох рухомих засобів:

    sh
    MicroXRCEAgent udp4 -p 8888

    Скрипт запуску симулятора автоматично призначить унікальний простір імен кожному засобу.

:::

Кілька рухомих засобів з MAVROS та Gazebo Classic ​

Цей приклад демонструє установку, яка відкриває клієнтський графічний інтерфейс Gazebo Classic, показуючи два засоби типу Iris у порожньому світі. Можна керувати засобами за допомогою QGroundControl та MAVROS подібним способом до того як керувати одним засобом.

Вимоги ​

:::

Збірка та тестування ​

Для збірки прикладу установки дотримуйтесь наступних кроків:

  1. Клонуйте код PX4/PX4-Autopilot і зберіть код SITL

    sh
    cd Firmware_clone
git submodule update --init --recursive
DONT_RUN=1 make px4_sitl_default gazebo-classic

  2. Виконайте команду source у вашому середовищі:

    sh
    source Tools/simulation/gazebo-classic/setup_gazebo.bash $(pwd) $(pwd)/build/px4_sitl_default
export ROS_PACKAGE_PATH=$ROS_PACKAGE_PATH:$(pwd):$(pwd)/Tools/simulation/gazebo-classic/sitl_gazebo

  3. Виконайте файл запуску:

    sh
    roslaunch px4 multi_uav_mavros_sitl.launch

    Можна вказати gui:=false в команді roslaunch вище для запуску Gazebo Classic без інтерфейсу.

:::

Навчальний приклад відкриває клієнтський графічний інтерфейс Gazebo Classic, показуючи два засоби типу Iris у порожньому світі.

Можна керувати засобами за допомогою QGroundControl та MAVROS подібним способом до того як керувати одним засобом:

  • QGroundControl матиме список, що випадає для вибору засобу, який буде "у фокусі"
  • MAVROS потребує включити правильний простір імен перед рубрікою/шляхом до сервісу (наприклад для <group ns="uav1"> потрібно використати /uav1/mavros/mission/push).

Що відбувається? ​

Для кожного змодельованого засобу необхідно наступне:

  • Модель Gazebo Classic: визначена як файл xacro у PX4-Autopilot/Tools/simulation/gazebo-classic/sitl_gazebo-classic/models/rotors_description/urdf/<model>_base.xacro дивіться тут. На цей момент, xacro файл моделі передбачається завершувати з base.xacro. Ця модель повинна мати аргумент під назвою mavlink_udp_port який визначає UDP-порт, на якому Gazebo Classic буде спілкуватися з вузлом PX4. xacro файл моделі буде використаний для генерації urdf моделі, яка містить UDP-порт, який ви обрали. Для визначення порту UDP, вкажіть mavlink_udp_port у файлі запуску для кожного рухомого засобу, як приклад дивіться тут.

    Якщо ви використовуєте одну і ту саму модель засобу, не потрібно відокремлювати xacro файл для кожного засобу. Той самий xacro файл підходить.

:::

  • Вузол PX4: це застосунок SITL PX4. Він спілкується з симулятором Gazebo Classic через той самий UDP порт, що визначено в моделі засобу Gazebo Classic, тобто у mavlink_udp_port. Для налаштування UDP порту на стороні застосунку PX4 SITL, потрібно встановити параметр SITL_UDP_PRT у файлі запуску який збігається з mavlink_udp_port, що обговорювався раніше, дивіться тут. Шлях стартового файлу у файлі запуску генерується на основі аргументів vehicle та ID, дивіться тут. MAV_SYS_ID для кожного засобу в стартовому файлі, дивіться тут, повинен збігатися з ID для цього засобу у файлі запуску тут. Це допоможе переконатися, що ви тримаєте налаштування узгоджено між файлом запуску та стартовим файлом.

  • Вузол MAVROS (не обов'язково): окремий вузол MAVROS може бути запущено у файлі запуску, дивіться тут, для того щоб під'єднатися до застосунку PX4 SITL, якщо ви бажаєте керувати своїм засобом через ROS. Ви повинні запустити потік MAVLink на індивідуальному наборі портів у стартовому файлі, дивіться тут. Цей набір портів повинен збігатися з тими, що у файлі запуску для вузла MAVROS, дивіться тут.

Файл запуску multi_uav_mavros_sitl.launchробить наступне,

  • завантажує світ у Gazebo Classic,

    xml
      <!-- Gazebo sim -->
  <include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
      <arg name="gui" value="$(arg gui)"/>
      <arg name="world_name" value="$(arg world)"/>
      <arg name="debug" value="$(arg debug)"/>
      <arg name="verbose" value="$(arg verbose)"/>
      <arg name="paused" value="$(arg paused)"/>
  </include>

  • для кожного рухомого засобу,

    • створює модель urdf із xacro, завантажує модель gazebo classic і запускає екземпляр застосунку PX4 SITL

      xml
        <!-- PX4 SITL and vehicle spawn -->
  <include file="$(find px4)/launch/single_vehicle_spawn.launch">
      <arg name="x" value="0"/>
      <arg name="y" value="0"/>
      <arg name="z" value="0"/>
      <arg name="R" value="0"/>
      <arg name="P" value="0"/>
      <arg name="Y" value="0"/>
      <arg name="vehicle" value="$(arg vehicle)"/>
      <arg name="rcS" value="$(find px4)/posix-configs/SITL/init/$(arg est)/$(arg vehicle)_$(arg ID)"/>
      <arg name="mavlink_tcp_port" value="4560"/>
      <arg name="ID" value="$(arg ID)"/>
  </include>

    • запускає вузол Mavros

      xml
        <!-- MAVROS -->
  <include file="$(find mavros)/launch/px4.launch">
      <arg name="fcu_url" value="$(arg fcu_url)"/>
      <arg name="gcs_url" value=""/>
      <arg name="tgt_system" value="$(arg ID)"/>
      <arg name="tgt_component" value="1"/>
  </include>

    Повний блок налаштувань для кожного засобу обернений в набір тегів <group> для відокремлення простору імен ROS для рухомих засобів.

:::

Щоб додати третій засіб типу iris до цієї симуляції потрібно врахувати два основні компоненти:

  • додати UAV3 до multi_uav_mavros_sitl.launch

    • скопіювати групу наявного засобу (UAV1 або UAV2)
    • збільшити аргумент ID до 3
    • обрати інший порт для аргументу mavlink_udp_port для спілкування з Gazebo Classic
    • обрати порти для спілкування з MAVROS шляхом модифікації обох номерів портів в аргументі fcu_url

  • створити стартовий файл і змінити файл наступним чином:

    • створити копію наявного стартового файлу rcS для iris (iris_1 або iris_2) та перейменувати його iris_3

    • встановити значення MAV_SYS_ID у 3

    • значення SITL_UDP_PRT узгодити з аргументом mavlink_udp_port у файлі запуску

    • перші значення порту mavlink start та порту mavlink stream встановити в такі ж значення, що використовуються для спілкування з QGC

    • другі порти mavlink start потрібно узгодити з тими, що використовуються в аргументі fcu_url файлу запуску

      Будьте уважні який порт src і dst для різних кінцевих точок.

:::

Кілька рухомих засобів з використанням моделей SDF ​

Цей розділ показує, як розробнику симулювати декілька засобів за допомогою моделей рухомих засобів, визначених у SDF файлах Gazebo Classic (замість використання моделей, визначених у ROS Xacro файлах, як обговорювалося у решті цієї теми).

Кроки наступні:

  1. Встановіть xmlstarlet з термінала Linux:

    sh
    sudo apt install xmlstarlet

  2. Використовуйте roslaunch з файлом multi_uav_mavros_sitl_sdf.launch:

    sh
    roslaunch multi_uav_mavros_sitl_sdf.launch vehicle:=<model_file_name>
```

::: info
Note that the vehicle model file name argument is optional (`vehicle:=<model_file_name>`); if omitted the [plane model](https://github.com/PX4/PX4-SITL_gazebo-classic/tree/master/models/plane) will be used by default.

:::

Цей метод подібний до використання xacro моделі за винятком того, що номери портів SITL/Gazebo Classic автоматично додаються _xmstarlet_ для кожного відтвореного засобу і його не потрібно вказувати у SDF файлі.
Щоб додати новий рухомий засіб, вам потрібно переконатися, що модель можна знайти (для відтворення у Gazebo Classic) та PX4 повинен мати відповідний скрипт запуску.
1. Можна обрати зробити щось одне з:
- змінити **single_vehicle_spawn_sdf.launch**, щоб він вказував на розташування моделі, змінивши рядок нижче та вказавши на вашу модель:

  ```sh
  $(find px4)/Tools/simulation/gazebo/sitl_gazebo-classic/models/$(arg vehicle)/$(arg vehicle).sdf
  ```

  :::info Переконайтесь, що вказали аргумент `vehicle` навіть якщо ви явно закодували шлях до вашої моделі.
:::

- скопіювати свою модель в директорію, позначену вище (дотримуючись тих же правил шляху).

1. Аргумент `vehicle` використовується для встановлення змінної середовища `PX4_SIM_MODEL`, яка використовується rcS (стартовим скриптом) за замовчуванням щоб знайти відповідний файл налаштувань для моделі. У PX4 ці стартові файли можна знайти у директорії **PX4-Autopilot/ROMFS/px4fmu_common/init.d-posix/**. Для прикладу ось [стартовий скрипт](https://github.com/PX4/PX4-Autopilot/blob/main/ROMFS/px4fmu_common/init.d-posix/airframes/1030_gazebo-classic_plane) моделі літака. Для того, щоб це працювало, вузлу PX4 у файлі запуску передаються аргументи що визначають файл _rcS_ (**etc/init.d/rcS**) та розташування etc директорії (`$(find px4)/build_px4_sitl_default/etc`) у корені файлової системи. Для спрощення пропонується, що початковий файл для моделі розміщується поруч з PX4 в **PX4-Autopilot/ROMFS/px4fmu_common/init.d-posix/**.

## Додаткові ресурси

- Дивіться [Симуляція](../simulation/README.md) для опису налаштувань UDP порту.
- Дивіться [URDF у Gazebo](http://wiki.ros.org/urdf/Tutorials/Using%20a%20URDF%20in%20Gazebo) для додаткової інформації про відтворення моделі з xacro.
- Дивіться [RotorS](https://github.com/ethz-asl/rotors_simulator/tree/master/rotors_description/urdf) для додаткових моделей xacro.