描述

介紹

“無人機(jī)”一詞通常指任何無人駕駛飛機(jī)。這些飛行器有時(shí)被稱為“無人機(jī)”（UAV），可以執(zhí)行從軍事行動(dòng)到包裹遞送等一系列令人印象深刻的任務(wù)。無人機(jī)可以像飛機(jī)一樣大，也可以像手掌一樣小。最初為軍事和航空航天行業(yè)開發(fā)的無人機(jī)因其帶來的安全性和效率的提高而成為主流。這些機(jī)器人無人機(jī)在沒有飛行員的情況下運(yùn)行并具有不同程度的自主性。無人機(jī)的自主性水平可以范圍從遠(yuǎn)程駕駛（人類控制其運(yùn)動(dòng)）到高級(jí)自主，這意味著它依賴于傳感器和探測(cè)器系統(tǒng)來計(jì)算其運(yùn)動(dòng)。

由于無人機(jī)可以遠(yuǎn)程控制，并且可以在不同的距離和高度飛行，因此它們是承擔(dān)世界上一些最艱巨工作的理想人選。他們可以在颶風(fēng)過后協(xié)助尋找幸存者，在恐怖局勢(shì)期間讓執(zhí)法部門和軍隊(duì)密切關(guān)注天空，并在地球上一些最極端的氣候條件下推進(jìn)科學(xué)研究。無人機(jī)甚至進(jìn)入了我們的家，成為業(yè)余愛好者的娛樂和攝影師的重要工具。

無人機(jī)有多種用途：

• 軍隊(duì)
• 送貨
• 緊急救援
• 外太空
• 野生動(dòng)物和歷史保護(hù)
• 藥物
• 攝影等

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Here we introduce a novel method of controlling drones via Telegram. Using this feature, a user will be able to control a drone from virtually anywhere in the world with the help of an internet connection and Telegram application.

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動(dòng)機(jī)

這個(gè)項(xiàng)目背后的主要?jiǎng)訖C(jī)是我對(duì)探索小型無人機(jī)的各種控制方案的好奇心。《微型無人機(jī)語音控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)》一文講述了無線電、GCS、手勢(shì)、語音、操縱桿、PC、FPV和自主等各種無人機(jī)控制方法。在論文Design and Development of an Android Application for Voice Control of Micro Unmanned Aerial Vehicles 中，觀察到無線電和手勢(shì)無人機(jī)控制方法的態(tài)勢(shì)感知處于中等水平，而語音控制方法的態(tài)勢(shì)感知水平較高。在這個(gè)項(xiàng)目中，我們將研究基于 Telegram 的控制，稍后我們將進(jìn)行語音控制以及其他高級(jí)控制。

該項(xiàng)目的動(dòng)機(jī)還源于需要在低成本可移植和可擴(kuò)展的嵌入式平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)這些不同的控制方法，該平臺(tái)具有邊緣計(jì)算，而不依賴于外部資源的工作。

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方法

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DJI Tello 無人機(jī)

DJI Tello是一款小型無人機(jī)，將DJI和Intel I的強(qiáng)大技術(shù)結(jié)合到一個(gè)非常小的封裝中。它是一款輕巧、有趣且易于使用的無人機(jī)，是在投資更昂貴的選擇之前學(xué)習(xí)無人機(jī)駕駛技巧的完美工具。Tello 擁有來自英特爾的 14 核處理器，其中包括板載Movidius Myriad 2 VPU（視頻處理單元）用于高級(jí)成像和視覺處理。它配備了高質(zhì)量的圖像處理器，用于拍攝照片和視頻。該相機(jī)具有 5MP (2592x1936) 照片和 HD720 視頻。無人機(jī)的最長(zhǎng)飛行時(shí)間為 13 分鐘。這款令人難以置信的小型無人機(jī)可放在您的手掌中，僅重約 80 克（包括螺旋槳和電池）。您可以通過 Tello 應(yīng)用程序或連接到 Tello 應(yīng)用程序的受支持藍(lán)牙遙控器直接控制 Tello。該無人機(jī)可通過 Python、C++、Scratch 和 DroneBlocks 進(jìn)行編程。

眼鏡

• 重量：約 80 克（含螺旋槳和電池）
• 尺寸：98mm*92.5mm*41mm
• 螺旋槳：3英寸
• 內(nèi)置功能：測(cè)距儀、氣壓計(jì)、LED、視覺系統(tǒng)、WIFI 802.11n 2.4G、720P 實(shí)時(shí)取景
• 端口：Micro USB 充電端口
• 最大飛行距離：100m
• 最大速度：8m/s
• 最長(zhǎng)飛行時(shí)間：13 分鐘
• 可拆卸電池：1.1Ah/3.8V
• 照片：5MP（2592×1936）
• 視場(chǎng)：82.6°
• 視頻：HD720P30
• 格式：JPG（照片）；MP4(視頻)
• 電子防抖：是

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為項(xiàng)目準(zhǔn)備 Tello Drone

Tello 無人機(jī) SDK提供了有關(guān)如何通過 Tello 命令對(duì)無人機(jī)進(jìn)行編程以完成任務(wù)的大量信息，但在功能上有所限制。Tello SDK 通過 Wi-Fi UDP 端口連接飛行器，用戶可以通過文本命令控制飛行器。我們使用 Wi-Fi 在 Tello 和 M5Stack 模塊之間建立連接。開機(jī)后，Tello 充當(dāng)軟 AP Wi-Fi (192.168.10.1) 通過端口 8889 接受命令。

Tello SDK 包括三種基本命令類型。

控制命令 (xxx)

如果命令成功，則返回“ok”。

如果命令失敗，則返回“錯(cuò)誤”或信息性結(jié)果代碼。

Set Command (xxx a) 設(shè)置新的子參數(shù)值

如果命令成功，則返回“ok”。

如果命令失敗，則返回“錯(cuò)誤”或信息性結(jié)果代碼。

讀取命令 (xxx?)

返回子參數(shù)的當(dāng)前值。

盡管 Tello 非常靈活，我們可以通過許多不同的軸來控制無人機(jī)，但在這個(gè)項(xiàng)目中，我們將使用以下命令。

• 起飛：自動(dòng)起飛。
• 土地：自動(dòng)著陸。
• up x：上升到“x”厘米。
• down x ：下降到“x”厘米。
• left x：向左飛行“x”厘米。
• right x ：向右飛行“x”厘米。
• forward x：向前飛“x”厘米。
• back x ：向后飛“x”厘米。

全套命令請(qǐng)參考SDK 。

作為一項(xiàng)安全功能，如果 15 秒內(nèi)沒有命令，Tello 將自動(dòng)著陸。

Tello API

由于我們使用 Arduino 作為平臺(tái)，我們需要一個(gè) API 可以將我們的命令轉(zhuǎn)換為 UDP 數(shù)據(jù)包以使用 Arduino 程序發(fā)送。TelloArduino是一個(gè) Arduino 庫，用于通過 ESP32 模塊控制 DJI Tello。如 SDK 文檔中所述，此庫通過 UDP 發(fā)送命令來控制 Tello。

• 單擊“下載 ZIP”按鈕。
• 將“tello”文件夾放在您的 Arduino 草圖文件夾/庫/文件夾中。現(xiàn)在重新啟動(dòng) IDE。
• 在您的 Arduino IDE 中，轉(zhuǎn)到 Sketch > Include Library > 選擇“tello”以將此庫包含在您的草圖中。

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M5Stack 消防模塊

M5Stack FIRE是M5Stack開發(fā)套件之一，提供9軸IMU傳感器（6軸姿態(tài)加速度測(cè)量+3軸磁測(cè)量）、16M Flash + 4M PSRAM、增強(qiáng)型Base、更大電池等。帶IMU姿態(tài)傳感器，您可以在很多情況下應(yīng)用此套件，例如檢測(cè)加速度、角度和軌跡。您可以制作運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集器、3D 遠(yuǎn)程手勢(shì)控制器等相關(guān)產(chǎn)品。它是一種模塊化、可堆疊、可擴(kuò)展的便攜式設(shè)備，采用 ESP-32 內(nèi)核，使其開源、低成本、全功能功能，便于開發(fā)人員處理新產(chǎn)品開發(fā)的各個(gè)階段，包括電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、軟件、模具設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。

M5Stack Fire 帶有三個(gè)可分離的部分。頂部有處理器、芯片、插座、2.4G天線、ESP32、電源管理IC、液晶屏等接口組件。

中間部分稱為 M5GO 底座，提供鋰電池、M-BUS 插座、LED 燈條和另外三個(gè) GROVE 端口。底部是充電表，可以通過 POGO 引腳連接到 M5GO 底座。

M5Stack開發(fā)板效率高，覆蓋工業(yè)級(jí)機(jī)箱和基于ESP32的開發(fā)板。它集成了 Wi-Fi 和藍(lán)牙模塊，并包含一個(gè)雙核和 16MB 的 SPI 閃存。結(jié)合 30 多個(gè) M5Stack 可堆疊模塊、40 多個(gè)可擴(kuò)展單元和不同級(jí)別的程序語言，您可以在很短的時(shí)間內(nèi)創(chuàng)建和驗(yàn)證您的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。

它支持使用 Arduino、帶有 UIFlow 的 Blockly 語言、Micropython 進(jìn)行編程。

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為項(xiàng)目準(zhǔn)備 M5StackFIRE

Download Arduino IDE

• 打開瀏覽器，訪問 Arduino 的官方網(wǎng)站。
• 根據(jù)您的操作系統(tǒng)下載并安裝版本。

Install ESP32 Boards Manager

• 打開 Arduino IDE，然后導(dǎo)航到 File -> Preferences -> Settings

• 將以下 ESP32 Boards Manager URL 添加到 Additional Boards Manager：https ://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json

• 點(diǎn)擊確定
• 導(dǎo)航到工具-> 板：-> 板管理器

• 在 Boards Manager 窗口中搜索 ESP32，然后單擊 Install

Install M5Stack Library

• 打開 Arduino IDE，然后選擇 Sketch->Include Library->Manage Libraries

• 搜索 M5Stack 并安裝

對(duì)于 Windows 機(jī)器，需要安裝額外的USB 轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)程序。

Arduino port Configuration

• 選擇正確的板、波特率和串行端口。

• 設(shè)置完成后，您可以嘗試下面代碼部分中的示例草圖或我們的代碼，以驗(yàn)證一切是否正常。

• 點(diǎn)擊上傳，將代碼刷入設(shè)備

• 成功刷寫后，M5Stack 模塊將在其顯示屏以及 Arduino 串行監(jiān)視器上顯示相應(yīng)的輸出。

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電報(bào)

Telegram是一款免費(fèi)、跨平臺(tái)、基于云的即時(shí)通訊 (IM) 軟件。Telegram 帳戶與電話號(hào)碼綁定，并通過 SMS 驗(yàn)證。用戶可以將多個(gè)設(shè)備添加到他們的帳戶并在所有設(shè)備上接收消息。連接的設(shè)備可以單獨(dú)或一次全部刪除。關(guān)聯(lián)號(hào)碼可以隨時(shí)更改，更改時(shí)，用戶的聯(lián)系人將自動(dòng)收到新號(hào)碼。此外，用戶可以將用戶名設(shè)置為別名，允許他們?cè)诓槐┞峨娫捥?hào)碼的情況下發(fā)送和接收消息。

對(duì)于我們的無人機(jī)控制，我們將使用自定義 Telegram Bot。

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電報(bào)機(jī)器人

機(jī)器人只是由軟件而不是人操作的 Telegram 帳戶，它們通常具有 AI 功能。他們可以做任何事情——教學(xué)、播放、搜索、廣播、提醒、連接、與其他服務(wù)集成，甚至向物聯(lián)網(wǎng)傳遞命令。他們可以回復(fù)消息或提及，可以被邀請(qǐng)加入群組，并且可以集成到其他程序中。還有內(nèi)聯(lián)機(jī)器人，可以在任何聊天屏幕上使用。為了激活內(nèi)聯(lián)機(jī)器人，用戶需要在消息字段中輸入機(jī)器人的用戶名和查詢。人們可以將物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 服務(wù)與 Telegram 中實(shí)現(xiàn)的 IFTTT 進(jìn)行雙向交互。

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電報(bào)機(jī)器人 API

設(shè)置電報(bào)機(jī)器人很容易。有很多教程可用。

我們使用BotFather和Telegram API開發(fā)了名為@DroneTellobot的自定義 Telegram 機(jī)器人。

我們的自定義機(jī)器人的開發(fā)方式可以使用其唯一名稱@DroneTellobot或通過將機(jī)器人添加到組中直接訪問它。如果加入一個(gè)群組，群組的所有成員都可以同時(shí)使用機(jī)器人來控制無人機(jī)。這在例如情況下非常有用。作為一個(gè)團(tuán)隊(duì)測(cè)試無人機(jī)。

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電報(bào)命令

在撰寫本文時(shí)，以下命令已編程到自定義電報(bào)機(jī)器人中。

• /takeoff - 無人機(jī)起飛
• /land - 無人機(jī)土地
• /forward - 無人機(jī)前進(jìn)
• /back - 無人機(jī)返回
• /up - 無人機(jī)向上
• /down - 無人機(jī)下降
• /left - 無人機(jī)左側(cè)
• /right - 無人機(jī)右
• /battery - 無人機(jī)電池
• /shutdown-關(guān)閉通訊
• /status - 機(jī)器人信息

可以在 DJI Tello SDK 的幫助下添加更多可用的命令，該 SDK 將很快整合。

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一體化

電報(bào) API 和無人機(jī)之間需要一個(gè)中間件來進(jìn)行交互。如果 M5Stack 模塊通過 WiFi 連接到無人機(jī)，由于沒有互聯(lián)網(wǎng)連接，它將無法訪問 Telegram API 調(diào)用。為了克服這個(gè)問題，我們使用筆記本電腦作為中間件來訪問電報(bào) API 調(diào)用并通過串行連接將命令發(fā)送到 M5Stack 模塊。

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測(cè)試

讓我們看看電報(bào)@DroneTellobot的實(shí)際應(yīng)用。

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結(jié)論

Tello 無人機(jī)能夠接收通過我們定制的 Telegram Bot @DroneTellobot發(fā)出的命令。盡管添加用于訪問 Telegram 數(shù)據(jù)的中間件通信存在缺點(diǎn)，但該實(shí)現(xiàn)具有豐富的應(yīng)用程序。

If any of the readers want to try the Telegram Tello drone control LIVE using our custom-developed @DroneTellobot, please reach out to us in DM.

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接下來是什么 ！！

• 使中間件變得多余。
• 為@DroneTellobot添加更多選項(xiàng)。

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