Desarrollando Drones 

UAVS

 

  • Intro
  • Regulaciones
  • Componentes de un UAVs
  • Arquitecturas/Protocolos de comunicacion
  • Programacion
    • Configuracion del entorno
    • Librerias / SDKS / Apps
    • Ejemplos

Agenda

Drones

Unmaned Aerial Vehicle

Un dron es un vehículo aéreo que vuela sin tripulación.

Pueden ser controlados via Software o volar de forma autonoma con sistemas embebidos y GPS.

Tienen aplicaciones militares, vigilancia, rescate, monitoreo de trafico, agricultura, incendios, investigacion, geografia.

Drones

Regulacion en Colombia Circular 002 del 2015 Aerocivil

  • Los drones que se pueden operar en Colombia son aquellos que pesen hasta 25Kg. La operación civil de drones de un peso mayor queda prohibida en Colombia.

  • La operación del dron únicamente podrá hacerse en horario diurno y en condiciones meteorológicas de vuelo visual.

  • Los drones no podrán volar sobre un área congestionada, edificaciones, público o aglomeración de personas, [....] Tampoco podrán volar desde un aeródromo o en sus proximidades dentro de un radio de 5Km.

Drones

Regulacion en Colombia Circular 002 del 2015 Aerocivil

  • La altura máxima a la que pueden volar es 152 metros y no podrán alejarse más de 750 metros del operador o del lugar de su lanzamiento o despegue.

  • Si el dron se va a utilizar en labores de fotografía, vídeo, telemetría, datos, sensores, scanner, etc. (sic), se requiere permiso de la Fuerza Aérea Colombiana.

Conceptos Basicos

Componentes

Componentes

Controladora de Vuelo APM

  • ArduCopter – open source autopilot Stabilizes the drone 
  • Navigates the drone (uses barometer, GPS and compass)

 

  • A battery monitoring unit allows for failsafe landings on low battery.

 

  • Power module measures voltage, current, and powers the APM at the odd voltage of 5.3V

Componentes

Controladora de Vuelo APM

Componentes

Controladora de Vuelo APM - API

Stabilize (manual control)
Alt(itude) hold (fixed Z)

Loiter aka stationkeep (keep fixed X,Y,Z)
Land (reduce Z until barometer detects descending rate <20cm/s and disarm)
Return to Launch (RTL) – first climb to a prespecified altitude (RTL_ALTITUDE), then return to the arming position (HOME)
Guided Mode (GOTO position)
Auto Mode: Execute a script including waypoints, ending in Land, RTL or Loiter.

Arquitecturas

Protocolos de comunicacion (software)

Arquitecturas

Protocolos de comunicacion (software)

Command line GCS
Also proxies and multiplexes commands to/from several GCSs (designed for GSC redundancy):
Each MAVLink from a GCS/App forwarded to Autopilot (master)
Each MAVLink from autopilot forwarded to GCS/App
Written in Python

Arquitecturas

Protocolos de comunicacion MAVLink

MAVLink is the only way to talk to the Autopilot.
MAVLink is a very lightweight, header-only message marshalling library for micro air vehicles.


Authoritative source of information: http://qgroundcontrol.org/mavlink/start
Library support for C/C++/C#, Python, WLua, JavaScript
Two versions defined: v0.9 and v1.0. We use v1.0.

Arquitecturas

Protocolos de comunicacion MAVLink

Arquitecturas

Protocolos de comunicacion AR Drone 2/AT Commands

Arquitecturas

Protocolos de comunicacion AR Drone 2/AT Commands

The AR.Drone 2 AT command protocol is used to control the AR.Drone 2 over wifi

Arquitecturas

Protocolos de comunicacion AR Drone 2/AT Commands

The AT commands are encoded as 8-bit ASCII characters with a carriage return "<CR>" as a newline delimeter. All AT commands start with "AT*" followed by a command name, a equals sign, a sequence number(starting with 1, which also resets the sequence number), and optionally a list of comma-seperated arguments for the command.

Arquitecturas

Protocolos de comunicacion AR Drone 2/AT Commands

 

  • AT*REF (input) - Takeoff/Landing/Emergency stop command
  • AT*PCMD (flag, roll, pitch, gaz, yaw) - Move the drone
  • AT*PCMD_MAG (flag, roll, pitch, gaz, yaw, psi, psi accuracy) - Move the drone (With Absolute Control support)
  • AT*FTRIM - Sets the reference for the horizontal plane (The drone must be on the ground)
  • AT*CONFIG (key, value) - Configuration of the AR.Drone 2
  • AT*CONFIG_IDS (session, user, application ids) - Identifiers for AT*CONFIG commands
  • AT*COMWDG - Reset the communication watchdog
  • AT*CALIB (device number) - Aks the drone to calibrate the magneto meter (The drone must be flying)

Programacion

Configuracion del entorno APM

curl -sL https://deb.nodesource.com/setup_8.x | sudo -E bash -
sudo apt-get install -y nodejs

Instalar NodeJS

sudo apt-get install python-pip python-dev build-essential

Instalar Python y pip

Programacion

Configuracion del entorno APM

sudo apt-get install python-dev python-opencv python-wxgtk3.0
python-pip python-matplotlib python-pygame python-lxml

Instalar dependencias

pip install MAVProxy
pip install future
pip install pymavlink
pip install dronekit

Instalar protocolo y proxy Mavlink

Programacion

Configuracion del entorno AR

npm install ar-drone
npm install ardrone-autonomy

Instalar cliente para comandos AT con nodejs y librerias

Programacion

Ejemplos


vehicle = connect('/dev/ttyACM0', wait_ready=True)


vehicle.mode = VehicleMode("GUIDED")
vehicle.armed = True
vehicle.simple_takeoff(aTargetAltitude) # Altitud en metros

Uso de Dronekit con python Mavlink

Programacion

Ejemplos

var autonomy = require('ardrone-autonomy');
var mission  = autonomy.createMission();

mission.takeoff()
       .zero()       
       .altitude(1)
       .forward(1)   
       .right(1)
       .left(1)     
       .backward(1)
       .hover(1000)  // for 1 second
       .land();

Uso de AR drone con Nodejs

¿ Como hacer un proyecto con todo esto ?

Explicacion del Proyecto WEB Voyager2.0

  • Conexion en tiempo real con Sockets
  • Uso de Python y Nodejs en conjunto
  • Uso de raspberry pi como servidor
  • Recebir datos de sensores en la web (Ej: Lidar)
  • Accionar Componentes (Ej: Servo motor)
  • Comunicacion a Mavlink desde la web
  • Comunicacion a AR Drone desde la web

 < Coding time >

El Stack

Compartimos el codigo 

github.com/juliocesar-io/voyager-2.0-ardrone

github.com/juliocesar-io/voyager-bot

github.com/secbi-ucc

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