다중 비행체 시뮬레이션

이 튜토리얼에서는 Gazebo로 다중 UAV를 시뮬레이션하는 방법에 대해서 설명합니다. 이것은 (SITL) 시뮬레이션입니다.

Note: Linux에서만 테스트하였습니다.

요구사항

ROS indigo 이상 버전
MAVROS 패키지
Gazebo 7 (Gazebo 시뮬레이션) 참고
가장 최신 소스 PX4/Firmware

빌드 및 테스트

예제 셋업을 테스트하기 위해서 아래 단계를 따라합니다.

PX4/Firmware 코드 clone 및 SITL 코드 빌드하기

cd Firmware_clone
git submodule update --init --recursive
make posix_sitl_default gazebo

환경 설정

source Tools/setup_gazebo.bash $(pwd) $(pwd)/build/posix_sitl_default
export ROS_PACKAGE_PATH=$ROS_PACKAGE_PATH:$(pwd)
export ROS_PACKAGE_PATH=$ROS_PACKAGE_PATH:$(pwd)/Tools/sitl_gazebo

launch 파일 실행

roslaunch px4 multi_uav_mavros_sitl.launch

What's happening?

시뮬레이트할 비행체마다 다음과 같은 작업이 필요

Gazebo model: Firmware/Tools/sitl_gazebo/models/rotors_description/urdf/<model>_base.xacro에 있는 xacro 파일로 정의되며 여기를 참고하세요. 현재 모델 xacro파일은 base.xacro로 끝난다고 가정합니다. 이 모델은 mavlink_udp_port라는 인자를 가지는데 이는 gazebo가 PX4 node와 통신하는 UDP 포트를 정의하는 것입니다. 모델의 xacro 파일은 sdf모델을 생성하는데 사용하며 여기에는 여러분이 선택하는 UDP 포트를 포함하고 있습니다. UDP 포트를 정의하기 위해서는 launch 파일에 있는 mavlink_udp_port를 설정합니다. 여기를 참고하세요. NOTE: 만약 동일한 비행체 모델을 사용하고 있다면 각 비행체에 대해서 별도의 xacro 파일을 분리할 필요는 없습니다. 동일한 xacro 파일로도 충분합니다.
PX4 node: 이것은 SITL PX4 app입니다. 시뮬레이터인 Gazebo와 통신하는데 Gazebo vehicle model에 정의한 동일한 UDP 포트를 사용합니다.(예로 mavlink_udp_port) PX4 SITL app쪽에서 UDP 포트를 설정하기 위해서는 startup 파일에서 SITL_UDP_PRT 파리미터를 설정합니다. 여기를 참고하세요. 각 비행체에 대해서 launch 파일에서 startup 파일의 경로를 지정해야 합니다. 여기를 참고하세요. startup 파일에서 각 vehicle에 대한 고유 mavlink ID를 설정하는 것을 추천합니다. 여기를 참고하세요.
MAVROS node (선택사항): 별도 MAVROS node를 launch 파일에서 실행할 수 있습니다. 여기를 참고하세요. PX4 SITL app에 연결하고 ROS를 통해서 비행체를 제어가 가능합니다. startup 파일에 있는 포트들의 고유 집합에서 mavlink stream를 시작시켜야 합니다. 여기를 참고하세요. 포트들의 고유 집합은 MAVROS node를 launch할 때 매칭되어야 합니다. 여기를 참고하세요.

launch 파일 multi_uav_mavros_sitl.launch은 다음을 수행합니다.

gazebo에 있는 world를 로딩. 여기를 참고하세요.

각 비행체에 대해서

gazebo 모델을 로딩하고 PX4 SITL app 인스턴스를 실행하며 다음을 실행


            <arg name="fcu_url" default="udp://:14540@localhost:14557"/>
            <arg name="gcs_url" value=""/>
            <arg name="tgt_system" value="1"/>
            <arg name="tgt_component" value="1"/>
            <arg name="rcS1" default="$(find px4)/posix-configs/SITL/init/$(arg est)/$(arg vehicle)_1"/>
            <arg name="ID" value="1"/>

            <include file="$(find px4)/launch/single_vehcile_spawn.launch">
                <arg name="x" value="0"/>
                <arg name="y" value="0"/>
                <arg name="z" value="0"/>
                <arg name="R" value="0"/>
                <arg name="P" value="0"/>
                <arg name="Y" value="0"/>
                <arg name="vehicle" value="$(arg vehicle)"/>
                <arg name="rcS" value="$(arg rcS1)"/>
                <arg name="mavlink_udp_port" value="14560"/>
                <arg name="ID" value="$(arg ID)"/>
            </include>

mavros node를 실행

        <include file="$(find mavros)/launch/node.launch">
        <arg name="pluginlists_yaml" value="$(arg pluginlists_yaml)" />
        <arg name="config_yaml" value="$(arg config_yaml)" />

        <arg name="fcu_url" value="$(arg fcu_url)" />
        <arg name="gcs_url" value="$(arg gcs_url)" />
        <arg name="tgt_system" value="$(arg tgt_system)" />
        <arg name="tgt_component" value="$(arg tgt_component)" />
    </include>

각 비행체에 대한 완전한 block은 다음과 같은 형태입니다.

      <!-- UAV2 iris_2 -->
  <group ns="uav2">
      <arg name="fcu_url" default="udp://:14541@localhost:14559"/>
      <arg name="gcs_url" value=""/>
      <arg name="tgt_system" value="2"/>
      <arg name="tgt_component" value="1"/>
      <arg name="rcS2" default="$(find px4)/posix-configs/SITL/init/$(arg est)/$(arg vehicle)_2"/>
      <arg name="ID" value="2"/>

      <include file="$(find px4)/launch/single_vehcile_spawn.launch">
          <arg name="x" value="1"/>
          <arg name="y" value="0"/>
          <arg name="z" value="0"/>
          <arg name="R" value="0"/>
          <arg name="P" value="0"/>
          <arg name="Y" value="0"/>
          <arg name="vehicle" value="$(arg vehicle)"/>
          <arg name="rcS" value="$(arg rcS2)"/>
          <arg name="mavlink_udp_port" value="14562"/>
          <arg name="ID" value="$(arg ID)"/>
      </include>

      <include file="$(find mavros)/launch/node.launch">
          <arg name="pluginlists_yaml" value="$(arg pluginlists_yaml)" />
          <arg name="config_yaml" value="$(arg config_yaml)" />

          <arg name="fcu_url" value="$(arg fcu_url)" />
          <arg name="gcs_url" value="$(arg gcs_url)" />
          <arg name="tgt_system" value="$(arg tgt_system)" />
          <arg name="tgt_component" value="$(arg tgt_component)" />
      </include>
  </group>

더 많은 비행체를 시뮬레이션하기 위해서는 startup 파일에 적절히 변경한 블록들과 launch 파일의 파라미터를 추가합니다.

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