【Crazyswarm2】环境配置、系统概述和使用教程-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了【Crazyswarm2】环境配置、系统概述和使用教程。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

本篇内容旨在快速了解crazyswarm2的安装、系统概况和API变化。据我所知，这是csdn上第一篇有关crazyswarm2项目的分享，希望领域内的小伙伴私聊沟通共同学习。

学习资料：

官方文档：Crazyswarm2: A ROS 2 testbed for Aerial Robot Teams — Crazyswarm2 1.0a1 documentation (imrclab.github.io)

源码GitHub - IMRCLab/crazyswarm2: A Large Quadcopter Swarm

安装bug细节：

【crazyswarm2】安装PA的固件

【crzayswarm2】中的chooser.py【报错】配置

【crazyswarm2】中cfclient安装

关键代码解读：

【crazyswarm2】中launch.py参数文件配置

【crazyswarm2】中Crazyflies.yaml参数文件配置

【crazyswarm2】中serve.yaml参数文件配置

【crazyswarm2】中motion_capture.yaml参数文件配置-CSDN博客

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Crazyswarm2与和Crazyswarm1有何不同?

动作捕捉集成。在 Crazyswarm1 中，由于 ROS1 发布/订阅系统的限制，动作捕捉集成是crazyswarm_server的一部分。相比之下，Crazyswarm2现在遵循更好的ROS风格设计，我们的动作捕捉抽象层和自定义。逐帧跟踪作为单独的 ROS 2 包提供。此外，Crazyswarm2 旨在从一开始就支持其他本地化方法（灯塔或仅限板载本地化）。
通信后端。在 Crazyswarm2 中，我们依赖于最低层的 crazyflie-link-cpp，这与 Crazyswarm1 中的自定义链接实现不同。这个新链接使用优先级队列，允许在飞行期间上传轨迹等新功能。此外，新链接应提高整体（通信）鲁棒性。还有一个对crazyflie-lib-python后端的实验性支持。
支持常见的无人机任务。Crazyswarm1被设计用于操作群体，不包括单个机器人操作的常见功能，例如远程操作。Crazyswarm2取代了Crazyswarm1和crazyflie_ros，因此支持任意URI，远程操作等。
模拟。在 Crazyswarm1 中，支持高级 Python 脚本的设置点的简单可视化。不支持不使用高级 Python 脚本的 ROS 代码仿真，也不支持基于物理的仿真。相比之下，Crazyswarm2将模拟实现为替代后端。这将支持多个物理/可视化后端（可选物理和空气动力学交互）。
支持分布式群监控（计划）。在 Crazyswarm1 中，一个常见的群体监控工具是 chooser.py（启用/禁用 CF，检查电池电压等）。但是，当群运行时，此工具不起作用。相比之下，Crazyswarm2将允许常见的集群监控任务，而无需重新启动ROS节点或启动其他工具。

一、环境配置

1.1 基本配置

1.2 仿真配置

1.3 Crazyswarm2的文件更新

二、系统概述

2.1 crazyflie ROS 2 文件的概述

2.2 Crazyflie server

2.3 Crazyflie server支持的飞行指令服务

2.4 在线模拟功能

三、使用教程

3.1 Crazyflies.yaml 配置文件

3.2 Crazyswarm2 Python API

3.3新的演示功能：RVIZ可视化、SLAM、NAV、跟踪

3.3.1真实世界里飞行的RVIZ可视化

3.3.2SLAM影射

3.3.3导航NAV2

3.3.4 跟踪非机器人物体

一、环境配置

首次安装参考官方文档安装说明即可，需要在以下环境安装，只支持ros2版本：

Ubuntu	Python	ROS 2
20.04	3.7, 3.8	Galactic
22.04	3.10	Humble

1.1 基本配置

①ros的安装：文档中推荐使用ros官方文档，但是博主建议使用鱼香ros，一键安装：

wget http://fishros.com/install -O fishros && . fishros

②安装完ros后还需要配置环境的依赖项，按照文件执行即可：（如果没装pip3会提示你，根据命令行安装即可）

sudo apt install libboost-program-options-dev libusb-1.0-0-dev
pip3 install rowan

此外，如果你计划使用CFlib后端，还需要配置以下环境：（可选,这里可能会卡顿，合理使用上网方法）

pip3 install cflib transforms3d
sudo apt-get install ros-*DISTRO*-tf-transformations  %这里的*DISTRO*是你的ros版本：如20.04为Galactic

③设置 ROS 2 工作区，安装crazyswarm2的代码，并安装motion_capture_tracking（运动捕捉系统的ROS包，这里可能会提醒你下载pip）：

mkdir -p ros2_ws/src
cd ros2_ws/src
git clone https://github.com/IMRCLab/crazyswarm2 --recursive
git clone --branch ros2 --recursive https://github.com/IMRCLab/motion_capture_tracking.git

④ 编译你的工作区（这里可能会有warnig,可能是cmake版本问题，忽略即可）

cd ../
colcon build --symlink-install

值得一提的是：symlink-install允许您编辑Python和配置文件，而无需每次都运行colcon build。

1.2 仿真配置

如果你需要在线仿真的话，你还需要执行以下的环境配置：

①在ros2工作区外，下载crazyflie-firmware文件：

git clone --recursive https://github.com/bitcraze/crazyflie-firmware.git

②进入crazyflie-firmware文件下，按照bitcraze网站构建python绑定：

sudo apt install swig  %如果已经安装过swig则不需要执行
make cf2_defconfig
make bindings_python
cd build
python3 setup.py install --user

③之后，确保可以在 python 路径中找到绑定(比如我安装在根目录下就执行：export PYTHONPATH=~/crazyfile-firmware/build:$PYTHONPATH)：

export PYTHONPATH=<replace-with-path-to>/crazyflie-firmware/build:$PYTHONPATH

④在仿真环境中执行hello world例程检验是否安装完成：

step1：打开终端1，所有终端都要进入ROS 2工作区（cd ../ros2_ws)执行，然后执行launch.py：

. install/local_setup.bash
ros2 launch crazyflie launch.py backend:=sim

可以看到打开了rviz2的终端并有一架无人机等待命令：

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step2：打开终端2，先进入ROS 2工作区，再执行hello world仿真例程：

. install/local_setup.bash
ros2 run crazyflie_examples hello_world --ros-args -p use_sim_time:=True

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可以看到无人机起飞一段距离并保持一段时间 这样表示仿真环境安装成功！！！

1.3 Crazyswarm2的文件更新

由于crazyswarm2还在保持更新中，如果你想要更新到最新的版本，可以利用下面命令对系统文件进行更新：

cd ros2_ws/src/crazyswarm2
git pull
git submodule sync
git submodule update --init --recursive
cd ../
colcon build --symlink-install

二、系统概述

2.1 crazyflie ROS 2 文件的概述

①基本的文件夹

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crazyflie/：包含crazyflie服务器节点和crazyflies.yaml的软件包，chooser在此文件夹下。
crazyflie_py/：包含 python 库的软件包，该库环绕着 ROS 2 服务和与 crazyflie 服务器节点连接的主题。
crazyflie_examples/：包含使用 crazyflie ROS 2 软件包的示例的软件包。
crazyflie_interfaces/：包含 crazyflie ROS 2 项目的所有 msg 和 srv 的软件包。

② 配置文件

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Crazyflies.yaml ：设置与机器人相关的一切。
server.yaml ：设置与服务器相关的所有内容。
motion_capture.yaml ：动作捕捉包的配置。
teleop.yaml ：遥控器的配置。

2.2 Crazyflie server

crazyfile服务器将多个（官方称15架，实际上可以满足大概20架）无人机（左）：crazyflies和一个或多个信号发射器（右）：Crazyradio PA链接。

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它有两个后端供您选择：

cpp：这是基于最低层的crazyflie-link-cpp。
cflib：这是基于crazyflie-lib-python，日志记录，参数和命令发送处理。

根据查表可知，他们能够支持后端的功能不同：

Functionality	Cpp	CFlib	Sim
Parameters	Yes	Yes	No
Logging
default: pose	Yes	Yes	No
default: scan	Yes	Yes	No
default: odom	No	Yes	No
custom	Yes	Yes	No
Add/Remove Srv	No	Yes	No
Broadcasts	Yes	No	n/a
Manual control
cmd_full_state	Yes	No	Yes
cmd_position	Yes	No	No
cmd_hover	No	Yes	No
High-level control
takeoff/land	Yes	Yes	Yes
go_to	Yes	Yes	Yes
upload/start traj	Yes	No	Yes
Positioning System
Motion Capture	Yes	Yes	No
Flow Deck	Yes	Yes	No
LightHouse	Yes	Yes	No
LPS	Yes	Yes	No

2.3 Crazyflie server支持的飞行指令服务

它处理与Crazyflies的几个低级通信方面：

参数转 ROS 2 参数处理：接收来自 Crazyflie 的参数 ToC，将其转换为 ROS 2 参数，并根据 crazyflies.yaml 输入设置 CF2 参数。
记录到 ROS 2 主题处理：服务器在 crazyflie 中为数据流设置日志块，并将收到的变量转换为 ROS 2 topic，运行时日志块启用目前仅在服务器的 CFLIB 后端受支持。
运行时配置：当服务器与Crazyflies连接时，可以在运行时配置参数和日志记录。请检查使用情况。

设置的几项高级指令(这些功能crazyswarm1也支持）：

起飞/着陆/GoTo：使用单个服务命令和给定的高度或坐标，您可以使连接的疯狂苍蝇起飞，前往某个位置并降落。
上传/开始轨迹：您可以上传预定义的轨迹并指示疯狂苍蝇是否需要开始飞行。
紧急情况 ：在出现问题时关闭电机。
/all 或 /cf2 ：服务设置为所有疯狂的苍蝇响应，或者每个单独的疯狂苍蝇，取决于前缀。

2.4 在线模拟功能

模拟器使用Crazyflie固件作为软件在环（SIL）。它提供与服务器相同的ROS接口，因此可以与C++或Python用户代码一起使用。

目前，所需的设定值在 rviz2 中可视化（请参阅用法）。但是，该代码也准备在未来支持基于物理的仿真。

ROS API 的任何使用，包括高级 Python 脚本，都可以在执行前可视化。机器人的初始位置和数量取自crazyflies.yaml配置文件。仿真使用固件代码作为软件在环，并可以选择包括机器人动力学。模拟的配置（物理模拟器、控制器等）可以在 server.yaml 中更改。

相关案例在本篇文章的1.2仿真配置的最后给出了例子。

三、使用教程

首先要在每个终端链接ROS2工作区：

. install/local_setup.bash

3.1 Crazyflies.yaml 配置文件

Crazyflies.yaml ：①设置与机器人相关的一切，无论是仿真还是实飞都涉及该文件配置。每个无人机都应该有一个唯一的URI，可以在Bitcraze的CFclient中进行更改。 ②包含不同的robot_types，以指示每个平台之间的差异。③yaml 文件还包含一个“all”字段，供您想要为所有连接的疯蝇启用参数或日志记录。

robots:
    cf231:
        enabled: true
        uri: radio://0/80/2M/E7E7E7E7E7
        initial_position: [0, 0, 0]
        type: cf21  # see robot_types

    cf5:
        enabled: false
        uri: radio://0/80/2M/E7E7E7E705
        initial_position: [0, -0.5, 0]
        type: cf21  # see robot_types


robot_types:
    cf21:
        motion_capture:
            enabled: true
            # only if enabled; see motion_capture.yaml
            marker: default_single_marker
            dynamics: default
        big_quad: false
        battery:
            voltage_warning: 3.8  # V
            voltage_critical: 3.7 # V

    cf21_mocap_deck:
        motion_capture:
            enabled: true
            # only if enabled; see motion_capture.yaml
            marker: mocap_deck
            dynamics: default
        big_quad: false
        battery:
            voltage_warning: 3.8  # V
            voltage_critical: 3.7 # V


all:
    firmware_logging:
        enabled: false
        default_topics:
            pose:
            frequency: 10 # Hz
        #custom_topics:
        #  topic_name1:
        #    frequency: 10 # Hz
        #    vars: ["stateEstimateZ.x", "stateEstimateZ.y", "stateEstimateZ.z", "pm.vbat"]
        #  topic_name2:
        #    frequency: 1 # Hz
        #    vars: ["stabilizer.roll", "stabilizer.pitch", "stabilizer.yaw"]
    firmware_params:
        commander:
            enHighLevel: 1
        stabilizer:
            estimator: 2 # 1: complementary, 2: kalman
            controller: 2 # 1: PID, 2: mellinger

3.2 Crazyswarm2 Python API

相较于crazyswarm1的python api，主要有以下部分，其中画删除线部分的API在crazyfile.py中被注释掉了。具体含义参考可以参考Crazyswarm1的Python API Referencehttps://crazyswarm.readthedocs.io/en/latest/api.html

~~- setGroupMask(groupMask)~~

~~- enableCollisionAvoidance(others, ellipsoidRadii)~~

~~- disableCollisionAvoidance()~~

- takeoff(targetHeight, duration, groupMask=0)

- land(targetHeight, duration, groupMask=0)

~~- stop(groupMask=0)~~

- goTo(goal, yaw, duration, relative=False, groupMask=0)

- uploadTrajectory(trajectoryId, pieceOffset, trajectory)

- startTrajectory(trajectoryId, timescale=1.0, reverse=False, relative=True, groupMask=0)

- notifySetpointsStop(remainValidMillisecs=100, groupMask=0)

~~- position()~~

~~- getParam(name)~~

- setParam(name, value)

~~- setParams(params)~~

- cmdFullState(pos, vel, acc, yaw, omega)

~~- cmdVelocityWorld(vel, yawRate)~~

~~- cmdStop()~~

~~- cmdVel(roll, pitch, yawrate, thrust)~~

- cmdPosition(pos, yaw=0)

~~- setLEDColor(r, g, b)~~

但是在crazyswarm2的讨论区中，有人说可以将已经注释的函数继续使用，继续设置参数即可，这一块我不是很理解：

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3.3新的演示功能：RVIZ可视化、SLAM、NAV、跟踪

3.3.1真实世界里飞行的RVIZ可视化

①首先保障crazyflie.yaml中，确保添加或取消注释需要和不需要的飞机，以及all选项。

②在第一个终端中，启动服务器（如果需要 odom 主题，请使用 backend：=cflib）

ros2 launch crazyflie launch.py

③在第二个终端执行

rviz2

④然后将“fixed frame”设置为“world”并添加TF插件。然后在“TF”中，选中“show names’”复选框。 crazyfile的名字应该与它们的估计位置一起出现。

此 RVIZ2 可视化可以针对默认主题完成：

“pose”： '/cf1/pose/' 变换和姿势
'odom'： '/cf1/odom/' Odometry
“scan”： “/cf1/scan” Scan

这里是五架无人机在真实的世界里飞行的截图和rviz的可视化。

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3.3.2SLAM影射

这一部分需要硬件支持，包括一个光学导航传感器 Flow deck 和激光测距传感器 Multi-ranger ：

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还需要安装 slam 工具箱，并打开crazyflie 服务器和速度命令处理程序，通过遥控实现建图：

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3.3.3导航NAV2

需要安装安装 Navigation2 启动包，在RVIZ2中设置目标实现导航避障：

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3.3.4 跟踪非机器人物体

在某些情况下，向机器人提供运动捕捉空间中刚体的位置或姿势可能很有用。例如，考虑在需要知道的固件上实现的避免碰撞算法障碍物的位置。在这种情况下，可以在crazyflies.yaml中定义“虚拟”机器人。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-835704.html

robots:
    obstacle:
        enabled: true
        initial_position: [0, -0.5, 0]
        type: marker  # see robot_types
        id: 255

robot_types:
    # Just a marker to track, not a robot to connect to
    marker:
        connection: none
        motion_capture:
            enabled: true
            marker: default_single_marker
            dynamics: default

到了这里，关于【Crazyswarm2】环境配置、系统概述和使用教程的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！