ROS控制多架Bebop 2无人机

前言：

本篇博客介绍了如何使用ROS同时控制多架Bebop 2无人机。
参考资料：https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8613928
参考视频：https://www.youtube.com/watch?v=P7SUFEKUP9Q, https://www.youtube.com/watch?v=nZaR-8Z515s&t=4s

一、安装系统框架

1. 安装Ubuntu 18.04系统
   参考：https://blog.csdn.net/u014113983/article/details/83049102
2. 安装ROS Melodic
   参考：http://wiki.ros.org/melodic/Installation/Ubuntu
   打开terminal，并输入以下命令：

   $ sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'
   $ sudo apt-key adv --keyserver 'hkp://keyserver.ubuntu.com:80' --recv-key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654
   $ sudo apt update
   $ sudo apt install ros-melodic-desktop-full
   $ sudo rosdep init
   $ rosdep update
   $ echo "source /opt/ros/melodic/setup.bash" >> ~/.bashrc
   $ source ~/.bashrc
   $ sudo apt install python-rosinstall python-rosinstall-generator python-wstool build-essential
   

3. 安装catkin_tools
   参考：https://catkin-tools.readthedocs.io/en/latest/index.html
   打开terminal，并输入以下命令：

   $ sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu `lsb_release -sc` main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'
   $ wget http://packages.ros.org/ros.key -O - | sudo apt-key add -
   $ sudo apt-get update
   $ sudo apt-get install python-catkin-tools
   

二、更改Bebop 2的内置IP地址

参考：https://blog.csdn.net/zhu_hai_csdn/article/details/104367043

1. 按动一次Bebop 2的电源开关按钮，并用USB数据线将其与电脑连接起来。

2. 连续按动电源按钮4次，这样会建立电脑与Bebop 2内置模块的有线连接。

3. 在电脑端打开一个终端，执行以下命令：

   $ sudo apt install adb
   $ adb connect 192.168.43.1:9050
   $ adb shell mount -o remount,rw /
   $ adb shell
   

   进入无人机的shell内部，进一步进入shell中的/sbin文件夹：

   / # cd sbin
   /sbin # ls
   

   可以看到/sbin文件下的文件，其中文件broadcom_setup.sh中包含了对无人机IP地址的设置。
   
   继续在终端执行下面的命令：

   /sbin # vi broadcom_setup.sh
   

   打开该文件：
   从该文件中找到IFACE IP AP="192.168.42.1"这一行，并将其改为自己需要的IP地址。比如改成IFACE IP AP=“192.168.x.1”，其中x表示用来区分不同无人机的数字，如101、102等等。

4. 更改完成后退出shell：

   /sbin # exit
   

5. 拔掉无人机与电脑之间连接的USB数据线，完成更改。

注意：如果有多架无人机，需要对每架无人机设置不同的IP地址！

三、安装bebop_autonomy程序包

参考：https://blog.csdn.net/zhu_hai_csdn/article/details/104365272

1. 打开一个终端，安装基本的ros程序包编译工具

   $ sudo apt-get install build-essential python-rosdep python-catkin-tools
   

2. 安装和编译bebop_autonomy程序包

   # Create and initialize the workspace
   $ mkdir -p ~/bebop_ws/src && cd ~/bebop_ws
   $ catkin init
   $ git clone https://github.com/AutonomyLab/bebop_autonomy.git src/bebop_autonomy
   # Update rosdep database and install dependencies (including parrot_arsdk)
   $ rosdep update
   $ rosdep install --from-paths src -i
   # Build the workspace
   $ catkin build
   

3. 在当前工作空间的devel/lib文件夹下新建一个链接，链接到/opt/ros/melodic/lib/parrot_arsdk文件夹，并将~/bebop_ws/devel/lib/parrot_arsdk添加到$LD_LIBRARY_PATH

   $ cd ~/bebop_ws/devel/lib
   $ ln -s /opt/ros/melodic/lib/parrot_arsdk parrot_arsdk
   $ echo "export LD_LIBRARY_PATH="~/bebop_ws/devel/lib/parrot_arsdk:$LD_LIBRARY_PATH"" >> ~/.bashrc
   $ source ~/.bashrc
   

四、通过bebop_autonomy连接并控制无人机

1. 修改launch文件
   进入～/bebop_ws/src/bebop_autonomy/bebop_driver/launch文件家，可以看到一个默认的bebop_node.launch运行文件，在该文件夹下复制该文件，并重新命名，如bebop_node_3.launch，每架无人机均需要一个对应的该文件。然后打开该文件：
   
   对其中的以下几行进行修改：
   （1），其中"bebop"表示该无人机相关的ros topic的命名空间，为了避免不同无人机之间的相互干扰，可将其改为"q3/real"。
   （2），其中"192.168.42.1"表示该无人机的IP地址，这里需要将其改为我们前面自主设置的IP地址，如"192.168.103.1"。
   （3），其中defaults.yaml指定了运行该launch文件时载入的无人机参数配置，可以改为需要的参数配置文件，并在配置文件中更改相关参数。

2. 修改 .yaml配置文件
   进入～/bebop_ws/src/bebop_autonomy/bebop_driver/config文件夹，可以看到一个默认的defaults.yaml配置文件，打开该文件：
   
   其中cmd_vel_timeout: 0.2表示无人机每收到一次cmd_vel指令后的最长执行时间。在原文件中添加以下三行：

   PilotingSettingsMaxTiltCurrent: 15
   SpeedSettingsMaxVerticalSpeedCurrent: 1
   SpeedSettingsMaxRotationSpeedCurrent: 180
   

   分别设置无人机的最大俯仰（滚转）角度、最大竖直飞行速度和最大旋转角速度。

3. 与Bebop建立连接
   （1）打开无人机，并连接无人机的WiFi。
   （2）打开一个终端，启动ROS。

   $ roscore
   

   （3）打开另一个终端，运行launch文件。

   $ roslaunch bebop_driver bebop_node_3.launch
   

   

4. 向Bebop发送指令
   参考：https://bebop-autonomy.readthedocs.io/en/latest/piloting.html
   以起飞、降落为例：

   $ rostopic pub --once q3/real/takeoff std_msgs/Empty
   $ rostopic pub --once q3/real/land std_msgs/Empty
   

5. 获取Bebop图像流信息
   参考：https://bebop-autonomy.readthedocs.io/en/latest/reading.html
   以获取图像流信息为例：

   $ rostopic echo /q3/real/image_raw
   

注意：如果要控制多架无人机，每架无人机都需要设置不同的IP，都需要通过一个WiFi串口与该无人机连接，然后在新的终端里运行对应的node_#.launch文件。