4.ROS&PX4--运行官方offboard起飞程序

1.创建空间

$ mkdir catkin_ws
$ cd catkin_ws
$ mkdir src
$ cd src
$ catkin_init_workspace //当前文件夹初始化，变成ros工作空间
$ cd ..
$ catkin_make  //编译ros,生成对应文件夹
$ cd src
$ catkin_create_pkg offboard_pkg roscpp std_msgs geometry_msgs mavros_msgs //创建offboard_pkg 功能包

2.编写官方代码

$ cd offboard_pkg /src
$ touch offboard_node.cpp   // 创建cpp文件，并将下方3部分的程序复制到其中
$ cd ../../..     //回到catkin_ws工作目录
$ catkin_make //编译ROS程序

添加环境变量

$ source devel/setup.bash
$ source ~/.bash 

3.offboard官方代码

offboard_node.cpp文件内容为：

/**
 * @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 
#include 
#include 
#include 
#include 


//订阅 mavros/state 的回调函数
mavros_msgs::State current_state;
void state_cb(const mavros_msgs::State::ConstPtr& msg){
    current_state = *msg;
}

int main(int argc, char **argv)
{
    //初始化ros系统，节点命名
    ros::init(argc, argv, "offb_node");
    ros::NodeHandle nh;

    /*
    创建订阅Subscribe；<>里面为模板参数，传入的是订阅的消息体类型，
    ()里面传入三个参数，分别是该消息的位置、缓存大小（通常为10）、回调函数
    订阅 mavrso 状态：mavros/state    
    */
    ros::Subscriber state_sub = nh.subscribe<mavros_msgs::State>
            ("mavros/state", 10, state_cb);
    /*
    发布之前需要公告，并获取句柄，发布的消息体的类型为：geometry_msgs::PoseStamped
    发布公告 mavros/setpoint_position/local 
    */
    ros::Publisher local_pos_pub = nh.advertise<geometry_msgs::PoseStamped>
            ("mavros/setpoint_position/local", 10);
    /*
    启动服务用的函数为nh下的serviceClient<>()函数，<>里面是该服务的类型，（）里面是该服务的路径
    启动服务1，设置客户端（Client）名称为arming_client，客户端的类型为ros::ServiceClient: 连接服务 mavros/cmd/arming
    */
    ros::ServiceClient arming_client = nh.serviceClient<mavros_msgs::CommandBool>
            ("mavros/cmd/arming");
    /*    
    启动服务2，设置客户端（Client）名称为set_mode_client，客户端的类型为ros::ServiceClient:连接服务 mavros/set_mode
    */
    ros::ServiceClient set_mode_client = nh.serviceClient<mavros_msgs::SetMode>
            ("mavros/set_mode");

    //the setpoint publishing rate MUST be faster than 2Hz
    //发送频率设置为2hz
    ros::Rate rate(20.0);

    // wait for FCU connection
    // 等待飞控连接mavros，其中current_state是我们订阅的mavros的状态，
    //一直等待 current_state.connected 为 true，表示连接成功，跳出循环。此时已经得到了 mavros/state 消息，飞控已经成功连接 mavros
    while(ros::ok() && !current_state.connected)
    {
        ros::spinOnce();//执行消息回调
        rate.sleep();//睡眠保证频率
    }

    //实例化一个 geometry_msgs::PoseStamped 类，并把 Z 轴赋予 2 米  在下面的循环中由publisher将其发布
    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();
    }

    //建立一个类型为SetMode的服务端offb_set_mode，并将其中的模式mode设为"OFFBOARD"，作用便是用于后面的客户端与服务端之间的通信（服务）
    // 实例化 mavros_msgs::SetMode 类，offb_set_mode.request.custom_mode 赋 值 为“OFFBOARD”，表示我们要进入 OFFBOARD 模式
    mavros_msgs::SetMode offb_set_mode;
    offb_set_mode.request.custom_mode = "OFFBOARD";
    
    
    //建立一个类型为CommandBool的服务端arm_cmd，并将其中的是否解锁设为"true"，作用便是用于后面的客户端与服务端之间的通信（服务）
    //实例化 mavros_msgs::CommandBool，arm_cmd.request.value = true;表示我们要解锁解锁 (= true 解锁 = false 加锁)
    mavros_msgs::CommandBool arm_cmd;
    arm_cmd.request.value = true;

    //采集当前系统时间
    ros::Time last_request = ros::Time::now();
    
 
    while(ros::ok())
    {  	
    	/*
    	首先判断当前模式是否为offboard模式，如果不是，
    	则客户端set_mode_client向服务端offb_set_mode发起请求call，然后服务端回应response将模式返回，这就打开了offboard模式
        */
    	//如果模式还不为 offboard，并且距离上一次执行进入 offboard 命令(或者系统首次运行)已经过去了 5秒，进入这里
        if( current_state.mode != "OFFBOARD" && (ros::Time::now() - last_request > ros::Duration(5.0)))
        {
            //判断是否请求服务成功且服务返回执行成功
            if( set_mode_client.call(offb_set_mode) && offb_set_mode.response.mode_sent)
            {
                
                ROS_INFO("Offboard enabled");//打开模式，打印消息 "Offboard enabled"
            }
            //更新当前时间
            last_request = ros::Time::now();
        } 
        
        //如果已经处于 offboard 模式进入这里
        else 
        {
            /*
            若已经为offboard模式，则判断飞机是否解锁，如果没有解锁，
            则客户端arming_client向服务端arm_cmd发起call请求；然后服务端回应response成功解锁 
            */
            //如果还未解锁，并且距离上次此请求解锁已经过去 5 秒，进入这里
            if( !current_state.armed && (ros::Time::now() - last_request > ros::Duration(5.0)))
            {
                //判断是否请求服务成功且服务返回执行成功 
                if( arming_client.call(arm_cmd) && arm_cmd.response.success)
                {
                    ROS_INFO("Vehicle armed");//打印消息 "Vehicle armed"
                }
                //更新当前时间
                last_request = ros::Time::now();
            }
        }
        //发布位置消息
        local_pos_pub.publish(pose);

        //消息回调保持频率
        ros::spinOnce();
        rate.sleep();
    }

    return 0;
}

4.运行程序

终端1运行：

$ cd Firmware/ && make px4_sitl gazebo   //打开仿真环境

终端2运行：

$ roslaunch mavros px4.launch fcu_url:="udp://:[email protected]:14557"  //MOVROS通讯

终端3运行：

$ rosrun offboard_pkg offboard_node	//开启控制节点

终端4运行：

$ rostopic echo /mavros/state  //查看飞机MAVROS状态

实验现象：
gazebo仿真界面的飞机飞到了指定坐标(0,0,2),然后悬停。
打开GQC地面站可以发现地面站自动连接到了仿真飞机，并显示其状态信息。

5.注：无法起飞

注：若您git下载PX4源码时，直接运行

$ git clone https://github.com/PX4/Firmware.git --recursive

会导致飞机无法起飞，运行rosrun offboard_pkg offboard_node时，一直输出Offboard enabled，别的终端输出

Failsafe mode deactivated
Failsafe mode activated

等，原因是建议部署旧版本代码，可解决问题：

$ git clone -b v1.12.3 https://github.com/PX4/Firmware.git --recursive