ロボット・アプリケーション作成のための開発環境であるROSをプラットホームとして利用し、PCゲーム用のコントローラーでドローンを操縦するためのPythonプログラムを紹介いたします。

ROSを利用することで、実行に必要なPythonによるコーディング作業が大幅に省略できます。

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はじめに

ここで紹介するサンプルプログラムを正常に動作させるためには、以下の条件が全て満たされている必要があります。

動作に必要な条件

  1. ROS Indigo 以降のバージョンが正しく動作していること
  2. ROSのワークスペース設定等の初期設定が完了していること
  3. 上記ワークスペースにBeBop2用ROSドライバーパッケージおよびジョイスティック用パッケージがセットアップされていること
  4. 使用するコントローラーがOSレベルで正しく認識されていること

サンプルコード

サンプルプログラムの動作確認環境

  1. OS: ubuntu16.04LTS(64bit)
  2. ROS: kinetic
  3. Python: 3.4.1
  4. Package: bebop_autonomy, ros-kinetic-joy, joystick
  5. Joypad: Microsoft Xbox One Wireless Controller (model 1537)

1)bebop_autonomyを使用する

最初に紹介するのは、Parrot Bebopや、Bebop2用のROSドライバーであるbebop_autonomyを活用する方法です。標準的なコントローラーであれば、設定の変更無しですぐに使用することができます。

bebop_autonomyが既にセットアップされており、コントローラーのキーマッピングがデフォルトのままで支障がなければ、次のコマンドを実行するだけですぐにコントローラーが使用できるようになります。

まず、ターミナルを開き

$ roslaunch bebop_driver bebop_node.launch

を実行します。一通りのコマンドが実行されたことを確認したら、もう一つ別のターミナルを開き

$ roslaunch bebop_tools joy_teleop.launch

を実行します。

デフォルの設定では上手くコントローラーが使用できない場合は、
bebop_autonomy/bebop_tools/launch/joy_teleop.launch
をご自分の環境に合わせて修正してください。

joy_teleop.launchの内容は以下のようになっています。


<launch>
    <arg name="joy_dev" default="/dev/input/js0" />
    <arg name="joy_config" default="log710" />
    <arg name="teleop_config" default="$(find bebop_tools)/config/$(arg joy_config).yaml" />
    <arg name="namespace" default="bebop" />

    <group ns="$(arg namespace)">
        <rosparam file="$(arg teleop_config)" command="load" />

        <node pkg="joy" type="joy_node" name="joy_node">
            <param name="dev" value="$(arg joy_dev)" />
            <param name="deadzone" value="0.2" />
            <param name="autorepeat_rate" value="20" />
        </node>

        <node pkg="joy_teleop" type="joy_teleop.py" name="joy_teleop">
        </node>
    </group>
</launch>

環境によって変更する必要がある箇所

2行目)"/dev/input/js0":使用するコントローラーのデバイス名に合わせてください。

3行目)"log710":デフォルトでは、キーマップが下記ファイルで設定されています。
bebop_autonomy/bebop_tools/config/log710.yaml
※Xbox 360用のxbox360.yamlも用意されていますので、"log710"の部分を"xbox360"に書き換えるだけで変更できます。もし自分が使い慣れたキーマップで使用したい場合は、yamlファイルの中を書き換えるか新しくyamlファイルを作成してください。

2)コントールプログラムを自作する

次に紹介するのは、プログラムを自作する方法です。今回は、ターミナルを2つ開かなくも使えるようにしたlaunchファイルと、BeBop2用ROSドライバーに依存しない、汎用的なコントローラー用のPythonプログラムを紹介いたします。

まず、先に紹介したbebop_node.launchと同じ場所に、好きなファイル名でlaunchファイルを作成します。新しいlaunchファイル(ここでは、bebop_controller.launchとしました)の内容は以下を参考にしてください。


<launch>
    <arg name="namespace" default="bebop" />
    <arg name="drone_type" default="bebop2" />
    <arg name="config_file" default="$(find bebop_driver)/config/defaults.yaml" />
    <arg name="joy_dev" default="/dev/input/js0" />
    <group ns="$(arg namespace)">
        <node pkg="bebop_driver" name="bebop_driver" type="bebop_driver_node" output="screen">
            <rosparam command="load" file="$(arg config_file)" />
        </node>
        <include file="$(find bebop_description)/launch/description.launch" />

        <node pkg="joy" type="joy_node" name="joy_node">
            <param name="dev" value="$(arg joy_dev)" />
            <param name="deadzone" value="0.2" />
            <param name="autorepeat_rate" value="20" />
        </node>

        <node pkg="bebop_driver" type="drone_controller.py" name="drone_controller">
        </node>
    </group>
</launch>

次に、制御用のPythonプログラム(ここでは、drone_controller.pyとしました)について説明します。

drone_controller.pyは、bebop_autonomy/bebop_driver/script/に配置し、プログラムとして実行可能となるよう、アクセス権の設定変更を行ってください。


#!/usr/bin/env python
    # -*- coding: utf-8 -*-

    import rospy
    import time

    from std_msgs.msg import Empty
    from geometry_msgs.msg import Twist
    from sensor_msgs.msg import Joy

    COMMAND_PERIOD = 100    #ms

    class DroneController(object):
        def __init__(self):
            self._twist = Twist()
            self._pubTakeoff = rospy.Publisher('/bebop/takeoff',Empty, queue_size = 10)
            self._pubLand = rospy.Publisher('/bebop/land', Empty, queue_size = 10)
            self._pubReset = rospy.Publisher('/bebop/reset', Empty, queue_size = 10)
            self._pubTwist = rospy.Publisher('/bebop/cmd_vel', Twist, queue_size = 10)
            
            self._teleop_sub = rospy.Subscriber('joy', Joy, self.callback)
            self._twist_Timer = rospy.Timer(rospy.Duration(COMMAND_PERIOD/1000.0), self.Send_twist)
            rospy.on_shutdown(self.SendLand)

        def callback(self, data):
            if data.buttons[5] == 1: # RB
        
            if data.buttons[1] == 1: # RB + B
                self.SendEmergency()
            
            elif data.buttons[0] == 1:  # RB + A
                self.SendLand()
            
            elif data.buttons[3] == 1:  # RB + Y
                self.SendTakeoff()
            
            else:  # RB
                value_xyza = [0, 0, 0, 0]
                value_xyza[0] = float(data.axes[4])  # Right thumb stick (up/down) FRONT/BACK
                value_xyza[1] = float(data.axes[3])  # Right thumb stick (left/right) LEFT/RIGHT
                value_xyza[2] = float(data.axes[1])  # Left thumb stick (up/down) UP/DOWN
                value_xyza[3] = float(data.axes[0])  # Left thumb stick (left/right) L-TURN/R-TURN
                
                if value_xyza <> [0, 0, 0, 0]:
                    self._twist.linear.x = value_xyza[0]
                    self._twist.linear.y = value_xyza[1]
                    self._twist.linear.z = value_xyza[2]
                    self._twist.angular.z = value_xyza[3]

        def SendEmergency(self):
            self._pubReset.publish(Empty())

        def SendLand(self):
            self._pubLand.publish(Empty())

        def SendTakeoff(self):
            self._pubTakeoff.publish(Empty())

        def Send_twist(self, event):
            self._pubTwist.publish(self._twist)

    if __name__ == '__main__':
        rospy.init_node('drone_controller')
        drone_controller = DroneController()
rospy.spin()

ファイルの作成が完了したら、ターミナルを開き

$ roslaunch bebop_driver bebop_controller.launch

を実行します。エラーが出る場合、ファイル名、ファイルの配置場所、アクセス権の設定に間違いがないかチェックしてみてください。

注)上記コマンドを実行しbebop2への接続が成功すると、ドローンのカメラ映像やナビゲーションデータ取得に伴う多くのエラーが返ってくることがありますが、コントローラーの使用に影響はありません。

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