Програмираме гласов контрол на хеликоптера с помощта на Node.js и ARDrone

В този урок ще разгледаме създаването на програма за дрон с гласово управление с помощта на Node.js и API за уеб реч. Хеликоптер - Parrot ARDrone 2.0.

Напомняме ви: за всички читатели на "Habr" - отстъпка от 10 000 рубли при записване във всеки курс Skillbox, използвайки промоционалния код на "Habr".

Skillbox препоръчва: Практически курс „Мобилен разработчик PRO“.

въведение

Дроновете са невероятни. Наистина ми харесва да играя с моя четворка, да правя снимки и видеоклипове или просто да се забавлявам. Но безпилотните летателни апарати (UAV) се използват за нещо повече от просто забавление. Те работят в киното, изучават ледници и се използват от военни и представители на селскостопанския сектор.

В този урок ще разгледаме създаването на програма, която ще ви позволи да управлявате дрон. използване на гласови команди. Да, хеликоптерът ще направи това, което му кажете. В края на статията има готова програма и видео за управление на UAV.

желязо

Имаме нужда от следното:

• Parrot ARDrone 2.0;
• Ethernet кабел;
• добър микрофон.

Разработката и управлението ще се извършват на работни станции с Windows/Mac/Ubuntu. Лично аз работих с Mac и Ubuntu 18.04.

Программное обеспечение

Изтеглете най-новата версия на Node.js от официалния сайт.

Също така е необходимо най-новата версия на Google Chrome.

Разбиране на хеликоптера

Нека се опитаме да разберем как работи Parrot ARDrone. Този хеликоптер има четири двигателя.

Противоположните двигатели работят в една и съща посока. Едната двойка се върти по посока на часовниковата стрелка, другата - обратно. Дронът се движи чрез промяна на ъгъла на наклон спрямо повърхността на земята, промяна на скоростта на въртене на двигателите и няколко други маневрени движения.

Както виждаме на диаграмата по-горе, промяната на различни параметри води до промяна в посоката на движение на коптера. Например, намаляването или увеличаването на скоростта на въртене на левия и десния ротор създава ролка. Това позволява на дрона да лети напред или назад.

Чрез промяна на скоростта и посоката на двигателите, ние задаваме ъгли на наклон, които позволяват на хеликоптера да се движи в други посоки. Всъщност за настоящия проект няма нужда да изучавате аеродинамика, просто трябва да разберете основните принципи.

Как работи Parrot ARDrone

Дронът е Wi-Fi гореща точка. За да получавате и изпращате команди към хеликоптера, трябва да се свържете с тази точка. Има много различни приложения, които ви позволяват да управлявате квадрокоптери. Всичко изглежда така:

Веднага след като дрона се свърже, отворете терминала и telnet 192.168.1.1 - това е IP на коптера. За Linux можете да използвате Linux Busybox.

Архитектура на приложението

Нашият код ще бъде разделен на следните модули:

• потребителски интерфейс с речеви API за гласово разпознаване;
• филтриране на команди и сравняване със стандарт;
• изпращане на команди към дрона;
• видео предаване на живо.

API работи, докато има интернет връзка. За да гарантираме това, добавяме Ethernet връзка.

Време е да създадете приложение!

Код

Първо, нека създадем нова папка и да превключим към нея с помощта на терминала.

След това създаваме проект Node, като използваме командите по-долу.

Първо инсталираме необходимите зависимости.

npm инсталиране 

Ще поддържаме следните команди:

• Махам от себе си, събличам;
• кацане;
• нагоре - дронът се издига на половин метър и кръжи;
• надолу - пада на половин метър и замръзва;
• наляво - отива половин метър наляво;
• надясно - отива половин метър надясно;
• въртене - върти се по часовниковата стрелка на 90 градуса;
• напред - върви напред половин метър;
• гръб - връща се на половин метър назад;
• Спри се.

Ето кода, който ви позволява да приемате команди, да ги филтрирате и да управлявате дрона.

const express = require('express');
const bodyparser = require('body-parser');
var arDrone = require('ar-drone');
const router = express.Router();
const app = express();
const commands = ['takeoff', 'land','up','down','goleft','goright','turn','goforward','gobackward','stop'];
 
var drone  = arDrone.createClient();
// disable emergency
drone.disableEmergency();
// express
app.use(bodyparser.json());
app.use(express.static(__dirname + '/public'));
 
router.get('/',(req,res) => {
    res.sendFile('index.html');
});
 
router.post('/command',(req,res) => {
    console.log('command recieved ', req.body);
    console.log('existing commands', commands);
    let command = req.body.command.replace(/ /g,'');
    if(commands.indexOf(command) !== -1) {
        switch(command.toUpperCase()) {
            case "TAKEOFF":
                console.log('taking off the drone');
                drone.takeoff();
            break;
            case "LAND":
                console.log('landing the drone');
                drone.land();
            break;
            case "UP":
                console.log('taking the drone up half meter');
                drone.up(0.2);
                setTimeout(() => {
                    drone.stop();
                    clearTimeout();
                },2000);
            break;
            case "DOWN":
                console.log('taking the drone down half meter');
                drone.down(0.2);
                setTimeout(() => {
                    drone.stop();
                    clearTimeout();
                },2000);
            break;
            case "GOLEFT":
                console.log('taking the drone left 1 meter');
                drone.left(0.1);
                setTimeout(() => {
                    drone.stop();
                    clearTimeout();
                },1000);
            break;
            case "GORIGHT":
                console.log('taking the drone right 1 meter');
                drone.right(0.1);
                setTimeout(() => {
                    drone.stop();
                    clearTimeout();
                },1000);
            break;
            case "TURN":
                console.log('turning the drone');
                drone.clockwise(0.4);
                setTimeout(() => {
                    drone.stop();
                    clearTimeout();
                },2000);
            break;
            case "GOFORWARD":
                console.log('moving the drone forward by 1 meter');
                drone.front(0.1);
                setTimeout(() => {
                    drone.stop();
                    clearTimeout();
                },2000);
            break;
            case "GOBACKWARD":
                console.log('moving the drone backward 1 meter');
                drone.back(0.1);
                setTimeout(() => {
                    drone.stop();
                    clearTimeout();
                },2000);
            break;
            case "STOP":
                drone.stop();
            break;
            default:
            break;    
        }
    }
    res.send('OK');
});
 
app.use('/',router);
 
app.listen(process.env.port || 3000);

И тук е HTML и JavaScript кодът, който слуша потребителя и изпраща команда до сървъра на Node.

<!DOCTYPE html>
    <head>
        <meta charset="utf-8">
        <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">
        <title>Voice Controlled Notes App</title>
        <meta name="description" content="">
        <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
        <link rel="stylesheet" href="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/shoelace-css/1.0.0-beta16/shoelace.css">
        <link rel="stylesheet" href="styles.css">
 
    </head>
    <body>
        <div class="container">
 
            <h1>Voice Controlled Drone</h1>
            <p class="page-description">A tiny app that allows you to control AR drone using voice</p>
 
            <h3 class="no-browser-support">Sorry, Your Browser Doesn't Support the Web Speech API. Try Opening This Demo In Google Chrome.</h3>
 
            <div class="app">
                <h3>Give the command</h3>
                <div class="input-single">
                    <textarea id="note-textarea" placeholder="Create a new note by typing or using voice recognition." rows="6"></textarea>
                </div>    
                <button id="start-record-btn" title="Start Recording">Start Recognition</button>
                <button id="pause-record-btn" title="Pause Recording">Pause Recognition</button>
                <p id="recording-instructions">Press the <strong>Start Recognition</strong> button and allow access.</p>
 
            </div>
 
        </div>
 
        <script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/jquery/3.2.1/jquery.min.js"></script>
        <script src="script.js"></script>
 
    </body>
</html>

И също така JavaScript код за работа с гласови команди, изпращайки ги към Node сървъра.

try {
 var SpeechRecognition = window.SpeechRecognition || window.webkitSpeechRecognition;
 var recognition = new SpeechRecognition();
 }
 catch(e) {
 console.error(e);
 $('.no-browser-support').show();
 $('.app').hide();
 }
// other code, please refer GitHub source
recognition.onresult = function(event) {
// event is a SpeechRecognitionEvent object.
// It holds all the lines we have captured so far.
 // We only need the current one.
 var current = event.resultIndex;
// Get a transcript of what was said.
var transcript = event.results[current][0].transcript;
// send it to the backend
$.ajax({
 type: 'POST',
 url: '/command/',
 data: JSON.stringify({command: transcript}),
 success: function(data) { console.log(data) },
 contentType: "application/json",
 dataType: 'json'
 });
};

Стартирайте приложението

Програмата може да бъде стартирана по следния начин (важно е да се уверите, че хеликоптерът е свързан към Wi-Fi и Ethernet кабелът е свързан към компютъра).

Отворете localhost:3000 в браузъра и щракнете върху Старт на разпознаването.

Опитваме се да контролираме дрона и сме доволни.

Излъчване на видео от дрон

В проекта създайте нов файл и копирайте този код там:

const http = require("http");
const drone = require("dronestream");
 
const server = http.createServer(function(req, res) {
 
require("fs").createReadStream(__dirname + "/public/video.html").pipe(res);
 });
 
drone.listen(server);
 
server.listen(4000);

И ето HTML кода, поставяме го в публичната папка.

<!doctype html>
 <html>
 <head>
 <meta http-equiv="content-type" content="text/html; charset=utf-8">
 <title>Stream as module</title>
 <script src="/dronestream/nodecopter-client.js" type="text/javascript" charset="utf-8"></script>
 </head>
 <body>
 <h1 id="heading">Drone video stream</h1>
 <div id="droneStream" style="width: 640px; height: 360px"> </div>
 
<script type="text/javascript" charset="utf-8">
 
new NodecopterStream(document.getElementById("droneStream"));
 
</script>
 
</body>
</html>

Стартирайте и се свържете с localhost:8080, за да видите видео от предната камера.

Полезни съвети

• Летете с този дрон на закрито.
• Винаги поставяйте защитното покритие на вашия дрон преди излитане.
• Проверете дали батерията е заредена.
• Ако дронът се държи странно, задръжте го и го обърнете. Това действие ще постави коптера в авариен режим и роторите ще спрат незабавно.

Готов код и демонстрация

НА ЖИВО ДЕМО

ИЗТЕГЛИ

Се случи!

Ще ви достави удоволствие да пишете код и след това да гледате как машината започва да се подчинява! Сега разбрахме как да научим дрон да слуша гласови команди. Всъщност има много повече възможности: разпознаване на лицето на потребителя, автономни полети, разпознаване на жестове и много други.

Какво можете да предложите за подобряване на програмата?

Skillbox препоръчва:

• Приложен онлайн курс „Анализатор на данни на Python“.
• Онлайн курс „Професия фронтенд разработчик“.
• Практически годишен курс „PHP разработчик от 0 до PRO“.

Източник: www.habr.com