スクラッチくらぶ上級編ーTello-Drone | 松下メディアネットオフィス

Ryze Tech製のドローン(TELLO)とGameSir製のコントローラを購入しました。

Ryze Tech製のドローン(TELLO) BOOST COMBOセットとGameSir製のコントローラ(T1d)がAmazonから届きました。Raspberry Piと「Python」の組み合わせでプログラミングが出来ます。コントローラはandroid製スマホとWi-Fiとセットで動作します。これから勉強しながらドローンを有効に動かして行こうと思います。

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Ryze Tech社のHPは、https://www.ryzerobotics.com/jp
GameSir社のコントローラ(T1d)のHPは、https://www.gamesir.hk/pages/tello-tutorial-jp

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１. Telloの仕様

①. Telloの性能

最大飛行距離：100m
最大速度：8m/秒
最大飛行時間：13分
最大飛行高度：30m(2020/07/30時点)
重量：88g(バッテリー、プロペラ、プロペラガード含む)
バッテリー：1.1Ah/3.8V
カメラ：Photo: 5MP (2592×1936) JPG、Video: HD720P30 MP4

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②. TelloのWi-Fiのアクセスポイント

■Send Command & Receive Response
IPアドレス：192.168.0.10　　UDPポート番号：8889

■Receive Tello State
IPアドレス：192.168.10.1　　Host Serverアドレス：0.0.0.0 　UDPポート番号：8890

■Receive Tello Video Stream
IPアドレス：192.168.10.1　　Host Serverアドレス：0.0.0.0 　UDPポート番号：1111

③. TelloのAPI(Application Program Interface)

2020年08月時点の最新版：　Tello-SDK-2.0-User-Guide ダウンロード

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Tello-SDK-1.0-User-Guide

コマンド	意　味	応　答
command	コマンドモード開始	OKまたはFALSE
takeoff	自動離陸	OKまたはFALSE
land	自動着陸	OKまたはFALSE
up xx	上昇(xxは20〜500、cmで指定)	OKまたはFALSE
down xx	下降(xxは20〜500、cmで指定)	OKまたはFALSE
left xx	左移動(xxは20〜500、cmで指定)	OKまたはFALSE
right xx	右移動(xxは20〜500、cmで指定)	OKまたはFALSE
forward xx	前進(xxは20〜500、cmで指定)	OKまたはFALSE
back xx	後退(xxは20〜500、cmで指定)	OKまたはFALSE
ccw xx	左回転(xxは1-3600度)	OKまたはFALSE
cw xx	右回転(xxは1-3600度)	OKまたはFALSE
flip x	アクロバット(空中で縦方向に一回転します) l(左)、r(右)、f(前)、b(後)、bl(後左)、br(後右)、fl(前左)、fr(前右)	OKまたはFALSE
speed xx	移動速度を設定(xxは1-100、cm/秒)	OKまたはFALSE
Speed?	現在の速度を取得	xx
Battery?	現在のバッテリー残量を取得	xx(0-100%)
Time?	現在までの飛行時間を取得	xx

API 1.3以降では15秒以上何も指示を出さない場合には自動で着陸します。このため上空に待機した状態で15秒以上放置しておくと自動着陸しますので注意してください。

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２. Telloのプログラミング

Tello本体そのものにはプログラムをする機能も，プログラムを書き込むメモリ領域もありません。

Telloはいわば「知能を持たない移動端末」で，知能的な計算をしているのは母艦PCです。

Telloのカメラ映像やセンサーデータをPC(通称：母艦)で受け取る
母艦PCで画像処理やデータ処理をしてTelloの動き方を計算する
Tello SDKに基づいてTelloへコマンドを送信する
Telloが動く
1へ戻って繰り返す

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３. Tello機体状態のLED表示

Telloの機体前部、カメラ横のLEDは、その点灯状態によって、次のような状態を表しています。

	色	パターン	状　　態
動作状態	赤.緑.黄	点滅で色の繰り返し	機体が自己診断
	緑	2回点滅の繰り返し	ビジョンセンサーが動作中
	黄	ゆっくり点滅	ビジョンセンサーが無効
充電状態	青	点　灯	充電完了
	青	ゆっくり点滅	充電中
	青	高速点滅	充電異常
警告状態	黄	高速点滅	スマホとの接続が切れた、または未接続
	赤	ゆっくり点滅	バッテリー残量低下
	赤	高速点滅	バッテリー残量不足
	赤	点　灯	重大なエラー

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手順については色々な書籍や先人達のHPを参考にしたいと思いますが、過去の古いものから最新？と思われるものまであり、どれを参考にすれば良いのかさっぱり分かりません。行き当たりばったりでTRYして行きますので、無駄な行為や間違った行為があるかと思いますが、お許しください。

①.参考１としては、Ryze(DJI) Tello をScratchやPythonで制御する Scratchでトイドローンをプログラミングして飛ばそう!　https://tsq.gapj.net/index.php/tello/
Takao Takahashi 氏のHPを参照

②.参考２としては、書籍「Scratchでトイドローンをプログラミングして飛ばそう」高橋隆雄著　秀和システム　ISBN978-4-7980-5519-0 C3055

③.参考３としては、書籍「空飛ぶプログラム」株式会社ドローンエモーション著　Ｃ＆Ｒ研究所　ISBN978-4-86354-300-3 C3055

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■ Tello スマホ専用アプリでtelloを動かそう！

Android OS の場合、スマホ専用アプリケーションは、下図のQRコードを読み込むことでインストールすることが出来ます。

①. スマホ専用アプリ起動画面

「Telloに接続」をタップするか、あるいはスマホのWi-Fi設定を開きます。Wi-Fiのアクセスポイント一覧に、「TELLO-xxxx」がありますので、これに接続します。

②. コントロール画面

接続が完了すると、画面中央上にバッテリー状態と電波状態を示すアイコンがあり、Telloからの映像がスマホに表示されます。

操作アイコン	その意味
Take off and land	離着陸操作
Flight modes	飛行モード
Settings	アプリの設定
Playback	再生
Switch between photo and video mode	静止画と動画の撮影切り替え
Take pictures or start / stop recording	静止画撮影あるいは動画撮影の開始/停止

スマホ専用アプリの操作方法は、書籍「Scratchでトイドローンをプログラミングして飛ばそう」高橋隆雄著　秀和システム　ISBN978-4-7980-5519-0 C3055　を参照してください。

スマホ専用アプリの操作方法は、書籍「空飛ぶプログラム」株式会社ドローンエモーション著　Ｃ＆Ｒ研究所　ISBN978-4-86354-300-3 C3055 を参照してください。

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映像～離陸・基本的な移動・着陸

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映像～バック＋上昇 [Up & Away]

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映像～360° パーン

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■ GameSir製のコントローラ(T1d)でtelloを動かそう！

GameSir社のコントローラ(T1d)のHPは、https://www.gamesir.hk/pages/tello-tutorial-jpです。

動作説明	意　味	ボタン操作
Take off / Land	自動離陸 / 自動着陸	R2+Y
Flips Forward	前縦方向１回転	L2+Up
Flips Back	後縦方向１回転	L2+Down
Flips Left	左縦方向１回転	L2+Left
Flips Right	右縦方向１回転	L2+Right
Take Photo	静止画撮影	R1
Record video	動画撮影	L1

GameSir-T1d コントローラー日本語取扱説明書

ファームウェアアップグレード GameSir-T1d Firmware Upgrade tool

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Japanese Ver. チュートリアル：Tello(ドローン)送信機とペアリングのステップ（GameSir-T1dコントローラー対応）

GameSir社製 T1dはTello専用コントローラで、Wi-Fiによるスマホ専用アプリケーションと連動して飛行制御します。

Tello(ドローン)送信機のペアリング手順

①.Telloアプリをインストールしてください。Telloアプリのファームウェアバージョンを最新版に更新してください。「設定>詳細設定>ファームウェアバージョン>更新」

②.デバイスのBluetoothをオンにしてください。「設定>接続済みの端末>Bluetooth」

③.powerボタンを2秒押してゲームパッドを起動してください。

④.インジケータライトが点滅になります。

⑤.Telloアプリで「Bluetoothコントローラー設定」では、「Gamesir-T1d-XXXX」が表示されます。

⑥.「Gamesir-T1d-XXXX」をドラックして、ペアリングしてください。

⑦.インジケータライトが点灯になると、ペアリング成功です。

※ご注意：ペアリング失敗の場合は「②~⑦」を繰り返して、やってみてください。

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■ Raspberry Piから「Python」でtelloを動かそう！

母艦PCは、Raspberry Pi 3 Model Bを使用します。OSは「Raspbian Full」とします。

Raspberry Pi（ラズベリーパイ）は、イギリスのラズベリーパイ財団で開発された教育用のマイコンボードです。※ Raspberry Pi はラズベリーパイ財団の登録商標です。

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Pythonのスクリプトをダウンロード

Ryze(DJI) Tello をScratchやPythonで制御する Scratchでトイドローンをプログラミングして飛ばそう!　https://tsq.gapj.net/index.php/tello/
Takao Takahashi 氏のHPからPythonサンプルプログラムをダウンロードします。

場周飛行させるプログラム fly_circle.py をダウンロード

半径と多角形数を指定してTelloを場周飛行させます。fly_circle.zip をダウンロードしておきます。この後、⑧で実行します。よろしくお願いします。

■「Thonny Python IDE」を使う

「プログラミング」の中の「Thonny Python IDE」を起動します。

①. 離陸のプログラム takeoff.py

離陸してホバリングします。

import socket

tello_ip = "192.168.10.1"
tello_port = 8889

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
sock.sendto("command", (tello_ip, tello_port))
sock.sendto("takeoff", (tello_ip, tello_port))

②. 着陸のプログラム land.py

着陸します。

import socket

tello_ip = "192.168.10.1"
tello_port = 8889

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
sock.sendto("land", (tello_ip, tello_port))

③. 反時計まわり１回転のプログラム ccw.py

反時計まわりに360度回転します。

import socket

tello_ip = "192.168.10.1"
tello_port = 8889

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
sock.sendto("ccw 360", (tello_ip, tello_port))

④. 離陸＆時計まわり１回転のプログラム sample.py

離陸して360度回転して着陸します。

import socket
from time import sleep

tello_ip = "192.168.10.1"
tello_port = 8889

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

sock.sendto("command", (tello_ip, tello_port))
sock.sendto("takeoff", (tello_ip, tello_port))

sleep(5)

sock.sendto("ccw 360", (tello_ip, tello_port))

sleep(10)

sock.sendto("land", (tello_ip, tello_port))

⑤. フライト中に応答を確認するプログラム sample2.py

離陸して上昇して右移動して左移動して反時計まわり１回転して着陸します。

import socket
import sys
from time import sleep

tello_ip = "192.168.10.1"
tello_port = 8889

my_ip = ""
my_port = 9000
my_addr = (my_ip, my_port)

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
sock.bind(my_addr)

def recv():
    data, server = sock.recvfrom(1518)
    print(data.decode(encoding="utf-8"))

sock.sendto("command", (tello_ip, tello_port))
print('command')
recv()

sock.sendto("takeoff", (tello_ip, tello_port))
print('takeoff')
recv()

sleep(5)

sock.sendto("up 30", (tello_ip, tello_port))
print('up')
recv()

sleep(5)

sock.sendto("right 30", (tello_ip, tello_port))
print('right')
recv()

sleep(5)

sock.sendto("left 30", (tello_ip, tello_port))
print('left')
recv()

sleep(5)

sock.sendto("ccw 360", (tello_ip, tello_port))
print('ccw')
recv()

sleep(10)

sock.sendto("land", (tello_ip, tello_port))
print('land')
recv()

⑥. バッテリーの残量を確認するプログラム battery.py

バッテリーの残量(%)が分かります。

import socket
import sys
from time import sleep

tello_ip = "192.168.10.1"
tello_port = 8889

my_ip = ""
my_port = 9000
my_addr = (my_ip, my_port)

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
sock.bind(my_addr)

def recv():
    data, server = sock.recvfrom(1518)
    print(data.decode(encoding="utf-8"))

sock.sendto("command", (tello_ip, tello_port))
print('command')
recv()

sock.sendto("battery?", (tello_ip, tello_port))
print('battery?')
recv()

⑦. フライト動作を設定するプログラム fly_tello.py

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
import socket
import sys
from time import sleep

# Telloの飛行プログラムはここに書く
# Telloに送るコマンドを列挙する
# takeoffとlandはダミーで0を付ける

flight_data = [
     ["takeoff", "0"],
     ["right", "30"],
     ["left", "30"],
     ["cw", "360"],
     ["land", "0"]
]

# TelloのIPアドレスとポート
tello_ip = "192.168.10.1"
tello_port = 8889
tello_addr = (tello_ip, tello_port)
# 受信側のアドレスとポート(戻り)
my_ip = ""
my_port = 9000
my_addr = (my_ip, my_port)

# ソケット生成
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
sock.bind(my_addr)

# 受信処理関数
def recv():
    data, server = sock.recvfrom(1518)
    print(data.decode(encoding="utf-8"))

# 離陸処理
def do_takeoff():
    sock.sendto(b"command", tello_addr)
    recv()
    sock.sendto(b"takeoff", tello_addr)
    recv()
    sleep(10)

# 着陸処理
def do_land():
    sock.sendto(b"land", tello_addr)
    recv()

# 離陸以外の処理
def do_cmds(tello_cmd, tello_param):
    t_cmd = tello_cmd + ' ' + tello_param
    t_bytes = t_cmd.encode()
    sock.sendto(t_bytes, tello_addr)
    recv()

# メインループ
# リストから読み出して順次処理
for i in range(len(fright_data)):
    tello_cmd, tello_param = fright_data[i]
    
    #コマンドを表示
    print (tello_cmd, tello_param)
    #コマンド別に処理を実行
    #離陸
    if tello_cmd == 'takeoff' :
        do_takeoff()
    #着陸
    elif tello_cmd == 'land' :
        do_land()
    #それ以外
    elif tello_cmd in {"up", "down", "left", "right", "forward", "back", "cw", "ccw", "speed"}:
        do_cmds(tello_cmd, tello_param)
    #書かれたコマンドが間違い
    else :
        print ("No such command")

⑧. 場周飛行させるプログラム fly_circle.py

半径と多角形数を指定してTelloを場周飛行させます。fly_circle.zip

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
import socket
import sys
from time import sleep
import math

# 円を多角形で近似してTelloを飛行させる
# 飛行計算用データ
# このデータを変更するだけで飛行します
# 飛行半径(cm)
radius = 50
# 多角形数
n_rect = 6
# 速度
t_speed = 60
# 旋回方向(cwかccw)
# 離陸位置に注意
t_dir = 'ccw'
# 飛行パラメータここまで
#

# 1箇所での旋回角度計算
fly_angle = 360 / n_rect
# 1飛行距離(1辺の長さ)計算
fly_leg = int(2 * radius * math.sin(math.pi/n_rect))

# TelloのIPアドレスとポート
tello_ip = "192.168.10.1"
tello_port = 8889
# 受信側のアドレスとポート(戻り)
my_ip = ""
my_port = 9000
my_addr = (my_ip, my_port)

# ソケット生成
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
sock.bind(my_addr)

# 受信処理関数
def recv():
    data, server = sock.recvfrom(1518)
    print(data.decode(encoding="utf-8"))

# 離陸処理
def do_takeoff():
    sock.sendto(b"command", (tello_ip, tello_port))
    recv()
    sock.sendto(b"takeoff", (tello_ip, tello_port))
    recv()
    sleep(10)

# 着陸処理
def do_land():
    sock.sendto(b"land", (tello_ip, tello_port))
    recv()

# 離陸以外の処理
def do_cmds(tello_cmd, tello_param):
    t_cmd = tello_cmd + ' ' + tello_param
    t_bytes = t_cmd.encode()
    sock.sendto(t_bytes, (tello_ip, tello_port))
    recv()

# メインの処理
print('Takeoff')
do_takeoff()
do_cmds('speed', str(t_speed))

for i in range(n_rect):
    print('Fly ' + str(fly_leg) + ' cm')
    do_cmds('forward', str(fly_leg))
    print('Rotate ' + t_dir + ' ' + str(fly_angle) + ' degree')
    do_cmds(t_dir, str(fly_angle))

sleep(5)
print('Land')
do_land()

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