描述

介紹

“無人機”一詞通常指任何無人駕駛飛機。這些飛行器有時被稱為“無人機”（UAV），可以執行從軍事行動到包裹遞送等一系列令人印象深刻的任務。無人機可以像飛機一樣大，也可以像手掌一樣小。最初為軍事和航空航天行業開發的無人機因其帶來的安全性和效率的提高而成為主流。這些機器人無人機在沒有飛行員的情況下運行并具有不同程度的自主性。無人機的自主性水平可以范圍從遠程駕駛（人類控制其運動）到高級自主，這意味著它依賴于傳感器和探測器系統來計算其運動。

由于無人機可以遠程控制，并且可以在不同的距離和高度飛行，因此它們是承擔世界上一些最艱巨工作的理想人選。他們可以在颶風過后協助尋找幸存者，在恐怖局勢期間讓執法部門和軍隊密切關注天空，并在地球上一些最極端的氣候條件下推進科學研究。無人機甚至進入了我們的家，成為業余愛好者的娛樂和攝影師的重要工具。

無人機有多種用途：

• 軍隊
• 送貨
• 緊急救援
• 外太空
• 野生動物和歷史保護
• 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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動機

這個項目背后的主要動機是我對探索小型無人機的各種控制方案的好奇心。《微型無人機語音控制系統的設計與開發》一文講述了無線電、GCS、手勢、語音、操縱桿、PC、FPV和自主等各種無人機控制方法。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無人機控制方法的態勢感知處于中等水平，而語音控制方法的態勢感知水平較高。在這個項目中，我們將研究基于 Telegram 的控制，稍后我們將進行語音控制以及其他高級控制。

該項目的動機還源于需要在低成本可移植和可擴展的嵌入式平臺中實現這些不同的控制方法，該平臺具有邊緣計算，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

DJI Tello是一款小型無人機，將DJI和Intel I的強大技術結合到一個非常小的封裝中。它是一款輕巧、有趣且易于使用的無人機，是在投資更昂貴的選擇之前學習無人機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）用于高級成像和視覺處理。它配備了高質量的圖像處理器，用于拍攝照片和視頻。該相機具有 5MP (2592x1936) 照片和 HD720 視頻。無人機的最長飛行時間為 13 分鐘。這款令人難以置信的小型無人機可放在您的手掌中，僅重約 80 克（包括螺旋槳和電池）。您可以通過 Tello 應用程序或連接到 Tello 應用程序的受支持藍牙遙控器直接控制 Tello。該無人機可通過 Python、C++、Scratch 和 DroneBlocks 進行編程。

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
• 內置功能：測距儀、氣壓計、LED、視覺系統、WIFI 802.11n 2.4G、720P 實時取景
• 端口：Micro USB 充電端口
• 最大飛行距離：100m
• 最大速度：8m/s
• 最長飛行時間：13 分鐘
• 可拆卸電池：1.1Ah/3.8V
• 照片：5MP（2592×1936）
• 視場：82.6°
• 視頻：HD720P30
• 格式：JPG（照片）；MP4(視頻)
• 電子防抖：是

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為項目準備 Tello Drone

Tello 無人機 SDK提供了有關如何通過 Tello 命令對無人機進行編程以完成任務的大量信息，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。開機后，Tello 充當軟 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“錯誤”或信息性結果代碼。

Set Command (xxx a) 設置新的子參數值

如果命令成功，則返回“ok”。

如果命令失敗，則返回“錯誤”或信息性結果代碼。

讀取命令 (xxx?)

返回子參數的當前值。

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，但在這個項目中，我們將使用以下命令。

• 起飛：自動起飛。
• 土地：自動著陸。
• 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。

全套命令請參考SDK 。

作為一項安全功能，如果 15 秒內沒有命令，Tello 將自動著陸。

Tello API

由于我們使用 Arduino 作為平臺，我們需要一個 API 可以將我們的命令轉換為 UDP 數據包以使用 Arduino 程序發送。TelloArduino是一個 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。現在重新啟動 IDE。
• 在您的 Arduino IDE 中，轉到 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開發套件之一，提供9軸IMU傳感器（6軸姿態加速度測量+3軸磁測量）、16M Flash + 4M PSRAM、增強型Base、更大電池等。帶IMU姿態傳感器，您可以在很多情況下應用此套件，例如檢測加速度、角度和軌跡。您可以制作運動數據采集器、3D 遠程手勢控制器等相關產品。它是一種模塊化、可堆疊、可擴展的便攜式設備，采用 ESP-32 內核，使其開源、低成本、全功能功能，便于開發人員處理新產品開發的各個階段，包括電路設計、PCB設計、軟件、模具設計和生產。

M5Stack Fire 帶有三個可分離的部分。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 GROVE 端口。底部是充電表，可以通過 POGO 引腳連接到 M5GO 底座。

M5Stack開發板效率高，覆蓋工業級機箱和基于ESP32的開發板。它集成了 Wi-Fi 和藍牙模塊，并包含一個雙核和 16MB 的 SPI 閃存。結合 30 多個 M5Stack 可堆疊模塊、40 多個可擴展單元和不同級別的程序語言，您可以在很短的時間內創建和驗證您的物聯網產品。

它支持使用 Arduino、帶有 UIFlow 的 Blockly 語言、Micropython 進行編程。

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為項目準備 M5StackFIRE

Download Arduino IDE

• 打開瀏覽器，訪問 Arduino 的官方網站。
• 根據您的操作系統下載并安裝版本。

Install ESP32 Boards Manager

• 打開 Arduino IDE，然后導航到 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

• 點擊確定
• 導航到工具-> 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

對于 Windows 機器，需要安裝額外的USB 轉串口驅動程序。

Arduino port Configuration

• 選擇正確的板、波特率和串行端口。

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

• 點擊上傳，將代碼刷入設備

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

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電報

Telegram是一款免費、跨平臺、基于云的即時通訊 (IM) 軟件。Telegram 帳戶與電話號碼綁定，并通過 SMS 驗證。用戶可以將多個設備添加到他們的帳戶并在所有設備上接收消息。連接的設備可以單獨或一次全部刪除。關聯號碼可以隨時更改，更改時，用戶的聯系人將自動收到新號碼。此外，用戶可以將用戶名設置為別名，允許他們在不暴露電話號碼的情況下發送和接收消息。

對于我們的無人機控制，我們將使用自定義 Telegram Bot。

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電報機器人

機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、播放、搜索、廣播、提醒、連接、與其他服務集成，甚至向物聯網傳遞命令。他們可以回復消息或提及，可以被邀請加入群組，并且可以集成到其他程序中。還有內聯機器人，可以在任何聊天屏幕上使用。為了激活內聯機器人，用戶需要在消息字段中輸入機器人的用戶名和查詢。人們可以將物聯網 (IoT) 服務與 Telegram 中實現的 IFTTT 進行雙向交互。

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電報機器人 API

設置電報機器人很容易。有很多教程可用。

我們使用BotFather和Telegram API開發了名為@DroneTellobot的自定義 Telegram 機器人。

我們的自定義機器人的開發方式可以使用其唯一名稱@DroneTellobot或通過將機器人添加到組中直接訪問它。如果加入一個群組，群組的所有成員都可以同時使用機器人來控制無人機。這在例如情況下非常有用。作為一個團隊測試無人機。

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電報命令

在撰寫本文時，以下命令已編程到自定義電報機器人中。

• /takeoff - 無人機起飛
• /land - 無人機土地
• /forward - 無人機前進
• /back - 無人機返回
• /up - 無人機向上
• /down - 無人機下降
• /left - 無人機左側
• /right - 無人機右
• /battery - 無人機電池
• /shutdown-關閉通訊
• /status - 機器人信息

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 API 和無人機之間需要一個中間件來進行交互。如果 M5Stack 模塊通過 WiFi 連接到無人機，由于沒有互聯網連接，它將無法訪問 Telegram API 調用。為了克服這個問題，我們使用筆記本電腦作為中間件來訪問電報 API 調用并通過串行連接將命令發送到 M5Stack 模塊。

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測試

讓我們看看電報@DroneTellobot的實際應用。

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結論

Tello 無人機能夠接收通過我們定制的 Telegram Bot @DroneTellobot發出的命令。盡管添加用于訪問 Telegram 數據的中間件通信存在缺點，但該實現具有豐富的應用程序。

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。

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