# ROS 2 오프보드 제어 예
WARNING
오프보드 제어는 위험합니다. 실제 차량에서 작동하는 경우 문제가 발생하면, 다시 수동 제어를 할 수 있어야 합니다.
WARNING
microRTPS 브리지를 통해 PX4와 ROS 2 상호작용을 하려면, 사용자가 PX4 내부가 어떻게 작동하는지 이해하여야 합니다. 사용자가 필요한 uORB 주제에 직접 게시하는 ROS 2를 통한 PX4 오프보드 제어에도 동일한 이해가 필요합니다(ROS와 PX4 데이터 형식/관례 간의 추상화 수준 없이).
PX4 내부 작동이 확실하지 않은 경우에는 MAVLink 마이크로서비스 및 추상화 계층에 의존하는 워크플로를 대신 사용하여 오프보드 제어 또는 microRTPS 브리지를 통한 다른 종류의 상호 작용을 실행하는 것이 좋습니다.
다음 C++ 예제는 microRTPS 브리지를 사용하여 ROS 2 노드에서 오프보드 위치 제어를 수행하는 방법을 설명합니다.
# 요구 사항
이 예에서는 PX4 SITL을 사용므로, 사용자가 미리 시뮬레이션 환경을 설정하여야합니다. 그 외:
사용자는 미리 ROS 2 환경을 설치하여야 합니다. 자세한 방법은 PX4-ROS 2 브리지 문서를 참고하십시오.
px4_msgs와px4_ros_com은 이미 colcon 작업 공간에 있어야 합니다. 자세한 내용은 앞의 링크를 참고하십시오.offboard_control_mode및trajectory_setpoint메시지는 PX4-Autopilot 및 자동 조종 장치에서 수신되는 px4_ros_com 패키지의uorb_rtps_message_ids.yaml파일에 설정되어 있습니다.PX4-Autopilot/msg/tools/uorb_rtps_message_ids.yaml
- msg: offboard_control_mode id: 44 receive: true ... - msg: vehicle_local_position_setpoint id: 97 receive: true ... - msg: trajectory_setpoint id: 196 alias: vehicle_local_position_setpoint receive: truepath_to_colcon_ws/src/px4_ros_com/templates/uorb_rtps_message_ids.yaml
- id: 44 msg: OffboardControlMode receive: true ... - msg: VehicleLocalPositionSetpoint id: 97 receive: true ... - alias: VehicleLocalPositionSetpoint id: 196 msg: TrajectorySetpoint receive: truevehicle_commandmessage is configured in theurtps_bridge_topics.yamlfile both in the PX4-Autopilot and px4_ros_com package to send to the Autopilot.In PX4-Autopilot/msg/tools/urtps_bridge_topics.yaml:
- msg: vehicle_command receive: trueIn path_to_colcon_ws/src/px4_ros_com/templates/uorb_rtps_message_ids.yaml:
- msg: VehicleCommmand receive: true
Note
이 문서를 작성하는 시점에는 위의 주제는 이미 수신하도록 설정되어 있습니다.
# 구현
오프보드 제어 예제의 소스 코드는 offboard_control.cpp (opens new window)에 있습니다.
구현에 대한 몇 가지 세부정보는 다음과 같습니다.
timesync_sub_ = this->create_subscription<px4_msgs::msg::Timesync>("Timesync_PubSubTopic",
10,
[this](const px4_msgs::msg::Timesync::UniquePtr msg) {
timestamp_.store(msg->timestamp);
});
The above is required in order to obtain a synchronized timestamp to be set and sent with the offboard_control_mode and trajectory_setpoint messages.
auto timer_callback = [this]() -> void {
if (offboard_setpoint_counter_ == 10) {
// Change to Offboard mode after 10 setpoints
this->publish_vehicle_command(VehicleCommand::VEHICLE_CMD_DO_SET_MODE, 1, 6);
// Arm the vehicle
this->arm();
}
// offboard_control_mode needs to be paired with trajectory_setpoint
publish_offboard_control_mode();
publish_trajectory_setpoint();
// stop the counter after reaching 11
if (offboard_setpoint_counter_ < 11) {
offboard_setpoint_counter_++;
}
};
timer_ = this->create_wall_timer(100ms, timer_callback);
}
위 코드는 ROS 2 노드에서 실행되는 메인 루프입니다. 오프보드 모드로 변경하라는 명령을 보내기 전에 먼저 10개의 설정값 메시지를 전송합니다. 동시에 offboard_control_mode와 trajectory_setpoint 메시지가 비행 콘트롤러로 전송됩니다. At the same time, both offboard_control_mode and trajectory_setpoint messages are sent to the flight controller.
/**
* @brief Publish the offboard control mode.
* For this example, only position and altitude controls are active.
*/
void OffboardControl::publish_offboard_control_mode() const {
OffboardControlMode msg{};
msg.timestamp = timestamp_.load();
msg.position = true;
msg.velocity = false;
msg.acceleration = false;
msg.attitude = false;
msg.body_rate = false;
offboard_control_mode_publisher_->publish(msg);
}
/**
* @brief Publish a trajectory setpoint
* For this example, it sends a trajectory setpoint to make the
* vehicle hover at 5 meters with a yaw angle of 180 degrees.
*/
void OffboardControl::publish_trajectory_setpoint() const {
TrajectorySetpoint msg{};
msg.timestamp = timestamp_.load();
msg.x = 0.0;
msg.y = 0.0;
msg.z = -5.0;
msg.yaw = -3.14; // [-PI:PI]
trajectory_setpoint_publisher_->publish(msg);
}
위의 함수는 offboard_control_mode와 trajectory_setpoint 메시지의 필드를 설정하는 방법을 설명합니다. 위의 예는 오프보드 위치 제어에 적용할 수 있습니다. 여기서 offboard_control_mode 메시지에서 position 필드는 true로 설정되고 모든 나머지는 거짓으로 설정됩니다. 또한 이 경우 x, y, z 및 yaw 필드는 특정 값으로 하드 코딩되지만, 알고리즘에 따라 또는 다른 노드에서 오는 메시지에 대한 구독 콜백에 의해 동적으로 업데이트될 수 있습니다.
TIP
위치는 이미 단순성을 위해 NED 좌표 프레임에 게시되고 있지만, 사용자가 다른 노드에서 오는 데이터를 구독하려는 경우입니다. ROS/ROS 2의 표준 참조 프레임은 ENU이므로 사용자는 frame_transform 라이브러리 (opens new window)에서 사용 가능한 도우미 기능을 사용할 수 있습니다. If a user wants to subscribe to data coming from nodes that publish in a different frame (for example the ENU, which is the standard frame of reference in ROS/ROS 2), they can use the helper functions in the frame_transforms (opens new window) library.
/**
* @brief Publish vehicle commands
* @param command Command code (matches VehicleCommand and MAVLink MAV_CMD codes)
* @param param1 Command parameter 1
* @param param2 Command parameter 2
*/
void OffboardControl::publish_vehicle_command(uint16_t command, float param1,
float param2) const {
VehicleCommand msg{};
msg.timestamp = timestamp_.load();
msg.param1 = param1;
msg.param2 = param2;
msg.command = command;
msg.target_system = 1;
msg.target_component = 1;
msg.source_system = 1;
msg.source_component = 1;
msg.from_external = true;
vehicle_command_publisher_->publish(msg);
}
설명에서 알 수 있듯이, 위의 코드는 비행 콘트롤러에 명령과 함께 vehicle_command_publisher 메시지를 보내는 목적으로 사용됩니다.
# 사용법
After building the colcon workspace, and after starting PX4 SITL (make px4_sitl_rtps gazebo, which starts the microRTPS client automatically on UDP ports 2019 and 2020) and the microRTPS agent (micrortps_agent -t UDP, starting the agent connected to UDP ports 2020 and 2019):
$ source path_to_colcon_workspace/install/setup.bash
$ ros2 run px4_ros_com offboard_control
# PX4 SITL과 Gazebo를 사용한 데모
@colcon 작업 공간을 구축하고 PX4 SITL과 microRTPS 브리지 클라이언트 및 에이전트를 시작한 후: