教程

px4_firmware编译老报错，记录一下遇到的问题

环境：ubuntu20.04+ros-noetic+gazebo11

依赖安装

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sudo apt install ninja-build exiftool ninja-build protobuf-compiler libeigen3-dev genromfs xmlstarlet libgstreamer1.0-dev libgstreamer-plugins-base1.0-dev gawk

ros安装

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# 设置软件库
sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'
# 设置软件库（清华源）
# sudo sh -c '. /etc/lsb-release && echo "deb http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ros/ubuntu/ `lsb_release -cs` main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'
# 设置KEY
curl -s https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.asc | sudo apt-key add -
# 更新软件列表
sudo apt update
# 安装完整ROS包
sudo apt install ros-noetic-desktop-full

mavros的安装

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# 安装mavros包
sudo apt install ros-noetic-mavros ros-noetic-mavros-extras
cd /opt/ros/noetic/lib/mavros
# 执行脚本 安装依赖
# 容易因为网络问题下载不下来 多次执行直到全部succeed 建议科学上网
sudo ./install_geographiclib_datasets.sh

python

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pip install rospkg

  • 1.装了conda的话直接运行即可

  • 2.pip -V和python -V正常显示版本则代表已安装好

  • 3.pip -V或python -V显示command not found

    可以用sodu apt install python3 python3-pip安装一下python3

或者使用conda或者源码编译python又或者使用ubuntu的工具进行管理，自行搜索一下

图方便使用第三步的指令即可

PX4配置

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# 克隆px4仓库
git clone https://github.com/PX4/PX4-Autopilot.git
# 进入目录
cd PX4-Autopilot
# 新建名为1.11.3的分支，切换到v1.11.3的版本（tag）
git checkout -b 1.11.3 v1.11.3
# 子模块更新（因为px4仓库里面放了很多其他的仓库，这步在代理不稳定时极容易失败，最好能一次全部通过,也可以使用下面的网盘下载好解压后直接执行下面的编译操作）
git submodule update --init --recursive
# 编译（极容易报错）
make px4_sitl_default gazebo

夸克网盘

百度网盘

123网盘（推荐，不限速）

SHA1校验值ea08780db25e277fc287147445360a15458392ae

编译完成会有如下文字

[Msg] Waiting for master.
[Msg] Connected to gazebo master @ h ttp://127.0.0.1:11345
[Msg] Publicized address: 192.168.1.113

出现gazebo，里面会有一架飞机，则说明编译成功，按ctrl+c关闭进程等待gazebo自动关闭

然后将下面的内容写入.bashrc文件中

使用的zsh就写入.zshrc中（虽然有个source的是bash文件，但也是可以用的）

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source ~/PX4-Autopilot/Tools/setup_gazebo.bash ~/PX4-Autopilot/ ~/PX4-Autopilot/build/px4_sitl_default
export ROS_PACKAGE_PATH=$ROS_PACKAGE_PATH:~/PX4-Autopilot
export ROS_PACKAGE_PATH=$ROS_PACKAGE_PATH:~/PX4-Autopilot/Tools/sitl_gazebo

重新打开一个终端会出现几个路径，则设置代表成功

如果不想每次都看见那几行路径，则去~/PX4-Autopilot/Tools/setup_gazebo.bash中把echo的几句话全部注释掉即可

tips：若你选择下载最新版本的px4，这setup_gazebo.bash和sitl_gazebo文件夹的路径会发生变化，注意更换

如果需要gazebo-classic_iris这个东西请安装>1.14.0的版本

若你后续增加了新的工作空间，一定要把这三行放在最后在souce，之前的工作空间按创建时间顺序souce

新开一个终端，运行下面的launch（一定要新开一个终端！！）

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roslaunch px4 mavros_posix_sitl.launch

运行rostopic echo /mavros/state 其中connected为true则成功

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$ rostopic echo /mavros/state
header: 
  seq: 29
  stamp: 
    secs: 29
    nsecs: 532000000
  frame_id: ''
connected: True
armed: False
guided: True
manual_input: False
mode: "AUTO.LOITER"
system_status: 3

实物飞机调整飞控时会用到QGroundControl

此外给一份官方示例代码运行起来之后飞机就能起飞啦

报错

  • 想要重新编译？

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    # 先清除之前编译产生的文件  在PX4-Autopilot文件夹目录下运行
    make clean
    # 再次编译
    make px4_sitl_default gazebo

  • 运行示例代码，飞机无法起飞

    • 报错Preflight Fail: Accel #0 uncalibrated等

      2022-12-11 15-22-30 的屏幕截图.png

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      # 清空仿真参数再次启动即可
      rm ~/.ros/eeprom/parameters*
      rm -rf ~/.ros/sitl*

    • 若一直无法进入offboard模式，则打开QGC

      左上角->vehicle setup—>parameters—>搜索COM_RCL_EXCEPT—>勾选takeoff

  • 有关gazebo_ros

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    ERROR: cannot launch node of type [gazebo_ros/gzserver]: Cannot locate node of type [gzserver] in package [gazebo_ros]. Make sure file exists in package path and permission is set to executable (chmod +x)
    ERROR: cannot launch node of type [gazebo_ros/gzclient]: Cannot locate node of type [gzclient] in package [gazebo_ros]. Make sure file exists in package path and permission is set to executable (chmod +x)

    可能是工作空间放了一个一模一样名字的功能包，把它删掉再次编译即可

    使用roscd gazebo_ros即可找到当前的gazebo_ros功能包在哪

    参考链接

  • 报错

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    [vehicle_spawn_magic_5853_2732546998413423669-5] process has died [pid 5940, exit code 1, cmd /opt/ros/noetic/lib/gazebo_ros/spawn_model -sdf -file 
    /home/magic/PX4-Autopilot/Tools/sitl_gazebo/models/iris_rplidar/iris_rplidar.sdf -model iris_rplidar -x 0 -y 0 -z 0 -R 0 -P 0 -Y 0 
    __name:=vehicle_spawn_magic_5853_2732546998413423669 __log:=/home/magic/.ros/log/60dcd1ea-78a8-11ed-8477-4396ccb8ddd5/vehicle_spawn_magic_5853_2732546998413423669-5.log].

    在这个红色报错里其实什么都找不到，但是再往上翻你可以看到白字

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    Traceback (most recent call last):
      File "/opt/ros/noetic/lib/gazebo_ros/spawn_model", line 20, in <module>
        import rospy
      File "/opt/ros/noetic/lib/python3/dist-packages/rospy/__init__.py", line 49, in <module>
        from .client import spin, myargv, init_node, \
      File "/opt/ros/noetic/lib/python3/dist-packages/rospy/client.py", line 52, in <module>
        import roslib
      File "/opt/ros/noetic/lib/python3/dist-packages/roslib/__init__.py", line 50, in <module>
        from roslib.launcher import load_manifest  # noqa: F401
      File "/opt/ros/noetic/lib/python3/dist-packages/roslib/launcher.py", line 42, in <module>
        import rospkg
    ModuleNotFoundError: No module named 'rospkg'

    No module named 'rospkg'这个就很熟悉了，python没有rospkg这个包

    pip install rospkg安装一下就行了

mavros简介

提供的数据：

  • mavros/local_position/pose本地位置信息

    数据类型名称：geometry_msgs::PoseStamped

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    std_msgs/Header header
      uint32 seq
      time stamp
      string frame_id
    geometry_msgs/Pose pose
      geometry_msgs/Point position
        float64 x
        float64 y
        float64 z
      geometry_msgs/Quaternion orientation
        float64 x
        float64 y
        float64 z
        float64 w

  • mavros/state

    当前状态话题，包括是否连接、解锁以及当前的飞行模式

  • mavros/global_position/global

    GPS定位信息

  • mavros/imu/data

    imu数据

提供的控制接口：

  • /mavros/setpoint_velocity/cmd_vel_unstamped控制无人机的速度话题

    数据类型名称：geometry_msgs/Twist

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    geometry_msgs/Vector3 linear
      float64 x
      float64 y
      float64 z
    geometry_msgs/Vector3 angular
      float64 x
      float64 y
      float64 z

  • /mavros/setpoint_velocity/cmd_vel控制无人机的速度话题

    数据类型名称：geometry_msgs/TwistStamped

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    std_msgs/Header header
      uint32 seq
      time stamp
      string frame_id
    geometry_msgs/Twist twist
      geometry_msgs/Vector3 linear
        float64 x
        float64 y
        float64 z
      geometry_msgs/Vector3 angular
        float64 x
        float64 y
        float64 z

    关于这两个速度话题，有一个点需要关注的

    前一个话题没有frame_id，默认就是map

    frame_id有什么用？比如frame_id是map，然后速度是x=1,y=0，那么飞机就会一直往map的x正方向飞（无论此时飞机头朝哪边）

    如果是base_link，速度x=1,y=0的话，就是一直往前（飞机头的方向）飞，这时候就跟着飞机头朝向一起走了

  • /mavros/setpoint_position/local

    位置控制话题

    不是很建议使用，因为这个只是单纯的使用内置pid走直线去到指定位置（或许飞控的内置pid会比我们的好？

    听说有队伍也在使用这个打比赛，配合上在飞控的参数里面限制飞行速度最大值

  • /mavros/setpoint_raw/local

    融合了速度位置加速度控制三者与一体的话题

  • /mavros/manual_control/send

    遥控器数值的发送

  • /mavros/manual_control/control

    遥控器数值的订阅

  • /mavros/actuator_control

    控制飞控 IO 输出(混控器)

任务列表

下面给出几个任务让你入门无人机代码控制

1、飞机飞正方形

任务目标：控制飞机在仿真环境中完成起飞、定高飞行一个正方形、降落的任务。

为降低任务难度，以下给出推荐学习步骤

  • 了解ros&mavros基础知识

    • 掌握ros话题订阅和话题发布的方法
    • 按以上过程配置好px4仿真环境并学习mavros相关话题

  • px4官网 查看飞机使用文档

    • 尝试用mavros控制飞机起飞，飞机起飞时应为offboard模式 官方示例代码
    • Development和Robotics部分阅读一下

  • 控制飞机飞正方形

    • 飞行至两米的高度，然后以该点为起点飞一个正方形（飞机飞行轨迹为正方形，边长建议为5-10m），回到起始点时降落
    • 请勿搜索相关代码，自行书写就好

注意

  • 全程以控制飞行速度的方式进行，可以进行多个话题的尝试（但是不能只发目标位姿）
  • 注意飞机飞行的模式，灵活运用话题、服务、回调等ros基础知识
  • 注意速度控制方法
  • 注意代码书写规范，语言不限
  • 对仿真环境中的机型和环境不作要求
  • 以上任务采用跑定点的方式即算通过，有余力的同学可以尝试开源导航的嵌入

2、move_base在无人机中使用

任务目标：给无人机安装二维激光雷达，以此使用move_base进行避障，最终效果是在rviz中点哪，飞机去哪且不会撞

为降低任务难度，在此简介move_base，也建议自行看看官网

overview_tf.png

简言之，你给这个功能包想要的输入，他给你你想要的输出

输入：

  • tf ：官方tf教程 tf树mavros可代为链接，但是我忘了指令，同时也十分建议自行学习一下tf知识然后自己连接一下tf树，仿真中飞机定位信息已在mavros/local_position/pose中给出
  • odom：里程计
  • sensor topics：点云激光二选一，我们选激光，记得要把话题传给move_base（学习一下launch文件的一些写法即可 如remap）

输出：

  • cmd_vel：速度

你要做的就是启动move_base，把他需要的话题给他，正常起飞，然后把cmd_vel的数据转发给mavros

如果做了一段时间还是感觉很困难，可以求助学长/学姐

3、ego-planner使用

官方仓库：https://github.com/ZJU-FAST-Lab/ego-planner

基地仓库：https://git.npu5v5.cn/v5/ego_planner_swarm_but_single_uav

学习话题直接的关系已经helo_ego功能包，然后使用ego完成任务一

4、学习学长/学姐代码框架

了解实物，打打比赛，探索新算法

定位、导航、控制

题外话

但很重要

在无人机实物中上位机（nuc/nx/nano/tx 就是一台小电脑 安装Ubuntu系统）需要与飞控进行连接，但是经常链接不上(mavros/state的connect是false)下面列一下一些原因，也方便日后排查

  • usb端口号

    启动连接的文件是 mavros px4.launch，里面有这样一个参数<arg name="fcu_url" value="/dev/ttyACM0:57600"/>

    /dev/ttyACM0是usb端口号，使用ls /dev/tty*可查看所有ubs端口，如果你是使用usb-micro_ubs或者ubs-type_c连接的，则端口号应该是ACM0，如果使用的是ubs-tele1，则应该是UBS0/USB1/UBS2需要通过抽插ubs并使用ls /dev/tty*确定是哪一个

  • 波特率

    上面的57600就是波特率，需要和飞控使用的波特率一致才能正常连接。飞控的波特率在参数中设置，搜SYS_COMPANION或者BAUD什么

  • 线的问题

    如果使用usb-micro_ubs或者ubs-type_c，这个问题可能不太会出现，如果能识别到usb串口，基本能链接上

    如果使用的是ubs-tele1，那建议好好检查线和那个模块是不是有问题，这个问题最难排除，有一次线松了我排查了半天结果学长定睛一看，用笔把线往里戳了戳就好了

  • mavros未更新

    使用px6c可能会有这个问题，电脑上安装的mavros太旧了，更新一下即可sudo apt install ros-$ROS_DISTRO-mavros ros-$ROS_DISTRO-mavros-extras

  • 端口占用 busy

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    [FATAL] [1705922606.620863352]: FCU: DeviceError:serial:open: Device or resource busy
    ================================================================================REQUIRED process [mavros-2] has died!

    把QGC地面站关闭即可

  • rostopic echo /mavros/local_position/pose没有消息或者xy为0，z有值的时候检查一下飞控参数中EKF2_AID_MASK是否设置为了24，EKF2_HGT_MODE是否设置为VISON

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