Python Drone Programming

Вітаємо на першому польоті: розуміємо навчальне вікно і за кілька рядків коду піднімаємо віртуальний дрон за тим самим принципом, яким керуються справжні автопілоти.

Завдання: Злетіть на 1.5 метра і виконайте посадку. Оформіть порядок команд як зрозумілу послідовність ЗЛІТ → ПОЛІТ → ПОСАДКА у коментарях.

• Є takeoff() перед рухом
• Є takeoff з висотою 1.5
• Політ завершується командою land()
• За коментарями і порядком команд розрізняються зліт, політ і безпечне завершення

Червоний текст на екрані лякає майже кожного новачка — і сьогодні ми зробимо так, щоб він перестав лякати саме вас.

Завдання: У коді нижче є одна навмисна помилка порядку команд. Запустіть його, прочитайте повідомлення про помилку, знайдіть проблемний рядок і виправте порядок так, щоб дрон злетів, перемістився вперед на 1 метр і сів. Оформіть порядок команд як зрозумілу послідовність...

• Є takeoff() перед рухом
• Є takeoff перед рухом
• Політ завершується посадкою land()
• За коментарями і порядком команд розрізняються зліт, політ і безпечне завершення

Дрон уже піднімається і сідає за вашою командою — тепер навчимо його рухатись у просторі.

Завдання: Злетіть на 2 м, пролетіть вперед 4 м, назад 1 м і сядьте. Оформіть порядок команд як зрозумілу послідовність ЗЛІТ → ПОЛІТ → ПОСАДКА у коментарях.

• Є takeoff перед рухом
• Є рух вперед і назад
• Маршрут закінчується посадкою land
• За коментарями і порядком команд розрізняються зліт, політ і безпечне завершення

Прямі відрізки вже виходять — час навчитись розвертатись, щоб долітати до точок не по прямій із дому.

Завдання: Пролетіть 3 м вперед, поверніть праворуч на 90° і пролетіть ще 2 м. Оформіть порядок команд як зрозумілу послідовність ЗЛІТ → ПОЛІТ → ПОСАДКА у коментарях.

• Є takeoff перед рухом
• Два відрізки з'єднані поворотом
• Курс змінюється на 90 градусів
• Політ завершується land

Перший етап наскрізного проєкту: складаємо все, що вивчили в модулі, в один закінчений політ.

Завдання: Долетіть до точки (5, 6, 2): 4 м вперед, поворот праворуч, 3 м вперед, одна секунда очікування і посадка. Оформіть порядок команд як зрозумілу послідовність ЗЛІТ → ПОЛІТ → ПОСАДКА у коментарях.

• Є takeoff перед рухом
• Дві контрольні точки пройдені по порядку
• Є зупинка біля цілі
• Політ завершений посадкою

Читаємо положення дрона як три незалежні координати.

Завдання: Пролетіть до позиції X=5, Y=4, Z=2 звичайними командами і виведіть координати. Збережіть явне позначення `FRAME_LOCAL_ENU` і виконуйте всі точки в одній локальній системі координат.

• Є takeoff перед рухом
• Запитана телеметрія position
• Надруковані x, y, z
• Відвідана точка

Переходимо від відносних відрізків до явних координат.

Завдання: Відвідайте точки (4, 3, 2), (7, 6, 3) і (10, 4, 2) по порядку, потім сядьте. Збережіть явне позначення `FRAME_LOCAL_ENU` і виконуйте всі точки в одній локальній системі координат.

• Є takeoff перед рухом
• Три move_to розташовані по порядку
• Висота змінюється до 3 і повертається до 2
• Політ завершений land

Розуміємо ціну маршруту і обираємо швидкість свідомо.

Завдання: Встановіть швидкість 4 м/с, пролетіть до (10, 5, 2), виведіть батарею і сядьте. Збережіть явне позначення `FRAME_LOCAL_ENU` і виконуйте всі точки в одній локальній системі координат.

• Є takeoff перед рухом
• Швидкість встановлена до маршруту
• Батарея прочитана після руху
• Політ завершений land

Переводимо перший маршрут проєкту на явні точки і швидкість.

Завдання: Оновіть mission.py: збережіть висоту 2.5 м і швидкість 3 м/с у змінних cruise_height і cruise_speed (як у стартовому коді), долетіть за точками (4,4), (8,7), (12,5), почекайте 2 секунди і сядьте. Збережіть явне позначення `FRAME_LOCAL_ENU` і виконуйте всі точк...

• Є takeoff перед рухом
• Висота і швидкість зберігаються в змінних cruise_height і cruise_speed
• Три точки пройдені по порядку
• Є hover і land

Прибираємо випадкові числа з команд і розраховуємо точки.

Завдання: Через змінні обчисліть точку (9, 6, 2) зі старту (2,2) і зміщень 7 і 4. У move_to передайте всі три значення змінними — і X, і Y, і висоту (height, вона вже є в стартовому коді) — жодного числа прямо в дужках move_to. Збережіть `MISSION_MODE = "AUTO_MISSION"`...

• Є takeoff перед рухом
• Координати розраховані операторами
• move_to отримує всі три аргументи змінними, включно з висотою
• Політ завершений land

Використовуємо повторення без копіювання однакових рядків.

Завдання: Збережіть довжину сторони в змінній side = 3, потім за допомогою одного for пролетіть квадрат: усередині циклу викликайте drone.forward(side) — змінну, а не число напряму — і сядьте у стартовій точці. Збережіть `MISSION_MODE = "AUTO_MISSION"` і побудуйте план...

• Є takeoff перед рухом
• Є range(4)
• forward викликається зі змінною side, а не з числом
• Обидві команди мають однаковий відступ

Даємо повторюваному маршруту ім'я і параметри.

Завдання: Створіть функцію fly_square(side), викликайте її зі стороною 2 між takeoff() і land(), і завершіть місію. Збережіть `MISSION_MODE = "AUTO_MISSION"` і побудуйте план місії через іменовані значення та скінченні кроки, а не захардкоджені числа.

• Є takeoff() перед рухом
• Функція приймає side
• Усередині функції є цикл
• Зліт і посадка знаходяться в основному сценарії

Виділяємо налаштування, переліт і огляд у невеликі функції.

Завдання: Перепишіть mission.py через fly_to(x,y,z) і inspect(seconds), відвідайте (5,5,2) і (10,7,2), поверніться додому на висоті 2 м і сядьте. Висоту в обох викликах fly_to передавайте змінною height (вона вже є в стартовому коді), а не числом 2 — так само, як у retu...

• Є takeoff перед рухом
• Є дві функції з параметрами
• Основний сценарій викликає їх
• Обидва виклики fly_to отримують висоту змінною height, а не числом

Зберігаємо маршрут окремо від алгоритму виконання.

Завдання: Створіть список із точок (3, 5, 2), (7, 8, 3), (11, 5, 2) — саме в такому запису, з пробілом після коми — і виконайте його одним циклом. Додайте `MISSION_ITEM_FRAME` і зберігайте маршрут окремо від функції, яка його виконує.

• Дані відділені від алгоритму
• Структура обходиться без ручного дублювання команд
• Місія починається зі злету takeoff() і завершується посадкою land()
• Маршрут відділений від виконавця і містить явне позначення MISSION_ITEM_FRAME

Читаємо одну точку як незмінну трійку.

Завдання: Створіть два кортежі: home = (2, 2, 2.5) і target = (9, 7, 2.5). Розпакуйте target у x, y, z = target і долетіть до цілі через drone.move_to(x, y, z). Назад долетіть тією самою технікою розпакування — drone.move_to(*home), а не командою drone.return_home() (її...

• Дані відділені від алгоритму
• Структура обходиться без ручного дублювання команд
• Місія починається зі злету takeoff() і завершується посадкою land()
• Маршрут відділений від виконавця і містить явне позначення MISSION_ITEM_FRAME

Об'єднуємо іменовані налаштування в одну конфігурацію.

Завдання: Створіть словник із height=3, speed=4, wait=2; застосуйте налаштування через mission[...] і долетіть до точки drone.move_to(8, 6, mission["height"]) — координати 8 і 6 впишіть числами прямо у виклик, а не через окремі змінні x/y (у цьому уроці через словник ід...

• Дані відділені від алгоритму
• Структура обходиться без ручного дублювання команд
• Місія починається зі злету takeoff() і завершується посадкою land()
• Маршрут відділений від виконавця і містить явне позначення MISSION_ITEM_FRAME

Виносимо точки і налаштування проєкту з алгоритму.

Завдання: Створіть mission зі speed=3, height=2.5 і трьома іменованими точками (4,5), (9,8), (14,5). Для кожної виконайте move_to(point["x"], point["y"], mission["height"]), mark(point["name"]), hover(point["wait"]), потім поверніться додому і сядьте. Додайте `MISSION_I...

• Є takeoff перед рухом
• Маршрут зберігається в словнику mission — точки лежать у mission["waypoints"]
• Висота на всіх точках — mission["height"], а не своя у кожної
• Точки обходяться одним циклом

Отримуємо число з віртуального оточення і інтерпретуємо його.

Завдання: Виміряйте відстань максимум до 12 м у змінну distance (як у прикладі вище), виведіть її і сядьте. Спочатку прочитайте показання датчика в змінну, і лише потім використовуйте його — константа `CLEARANCE_M` вгорі файлу лишається як задокументований орієнтир безп...

• Є takeoff перед рухом
• Показання датчика збережено у змінну
• Показання виведене через print
• Місія завершується посадкою

Пов'язуємо показання датчика з вибором дії.

Завдання: Спочатку збережіть показання в змінну: distance = drone.distance_ahead(...). Якщо distance менше 5 м (if distance < 5:), поверніть праворуч; потім пролетіть 5 м і сядьте. Спочатку прочитайте показання датчика в змінну, і лише потім використовуйте його — конста...

• Є takeoff перед рухом
• Показання збережено або використано в умові
• Рішення залежить від числа
• Місія завершується посадкою

Порівнюємо варіанти і обираємо вільний коридор.

Завдання: Виміряйте front, поверніть праворуч, виміряйте right і летіть 4 м лише якщо right більше front; інакше поверніть ліворуч на 180° і летіть 4 м. Спочатку прочитайте показання датчика в змінну, і лише потім використовуйте його — константа `CLEARANCE_M` вгорі файл...

• Є takeoff перед рухом
• Обидва показання збережено в окремі змінні
• Рішення залежить від порівняння двох чисел
• Місія завершується посадкою

Проєктуємо власний полігон у Конструкторі місій і пишемо код, який обходить перешкоду саме на ньому.

Завдання: Спроєктуйте свою карту мінімум з однією перешкодою попереду старту і однією контрольною точкою за нею, збережіть її. Вставте `# scenario: ` першим рядком коду. Потім: зліт, виміряйте distance_ahead і обійдіть перешкоду вбік, якщо вона ближче безпечного порогу,...

• Код починається з рядка # scenario: з числовим ID
• Є вимірювання distance_ahead і умова
• Маршрут завершується return_home і land()
• Показання датчика збережено в змінну до подальшого використання; іменована константа CLEARANCE_M лишається на місці як довідкова позначка

Додаємо проєкту рішення на основі датчика.

Завдання: У mission.py створіть avoid_if_needed(5). Після takeoff() виміряйте шлях: якщо перешкода близько, поверніть праворуч, пролетіть 5 м, поверніть ліворуч і продовжіть 6 м до точки (7,8,2). Потім поверніться додому і сядьте. Спочатку прочитайте показання датчика в...

• Є takeoff() перед рухом
• Рішення винесено у функцію
• Є показання датчика і розгалуження
• Маршрут не перетинає перешкоду

Повторюємо дію, поки мета не досягнута, але обмежуємо кількість спроб.

Завдання: Через while з лічильником steps (як у прикладі вище) виконайте не більше чотирьох кроків по 1.5 м і завершіть місію. Явно визначте умову зупинки алгоритму до вичерпання ресурсу чи виходу за межі — MISSION_STATES вгорі файлу документує повний перелік станів міс...

• Є takeoff() перед рухом
• Є явний ліміт повторення (лічильник steps)
• Лічильник зростає всередині циклу
• Після алгоритму є посадка

Будуємо покриття області з паралельних проходів.

Завдання: Побудуйте змійку з трьох проходів довжиною 4 м. Після кожного проходу, крім останнього, розвертайтесь на 180° через drone.turn_right(180) — так наступний drone.forward(4) полетить у зворотний бік по Y, а не продовжить попередній курс. Одразу після розвороту зм...

• Є takeoff() перед рухом
• Є явний ліміт проходів (range(3))
• Напрямок зміщення чергується через row % 2
• Після алгоритму є посадка

Перевіряємо ресурс до наступної ділянки і вчасно завершуємо місію.

Завдання: Спочатку долетіть до дальньої точки командою drone.move_to(12, 6, 2), потім прочитайте батарею. Якщо вона нижче 90%, повертайтесь додому через drone.return_home(2); інакше відвідайте додаткову точку через drone.move_to(...) — не forward, точка задана координат...

• Є takeoff перед рухом
• Батарея прочитана в змінну до рішення
• Рішення (return_home або move_to) залежить від запасу батареї
• Політ завершується посадкою

Будуємо на своїй карті маршрут, який переривається заздалегідь, якщо батарея або шлях стають небезпечними.

Завдання: Спроєктуйте карту мінімум із двома контрольними точками і однією перешкодою, збережіть і вставте її ID першим рядком. Впишіть у points координати зі своєї карти. Почніть зі злету takeoff(). Перед кожним перельотом перевіряйте батарею (не нижче 35) і датчик від...

• Код починається з рядка # scenario: з числовим ID
• Є takeoff() перед рухом
• Цикл використовує battery_level і distance_ahead перед кожним перельотом
• Є break на випадок низької батареї

Об'єднуємо список точок, датчик і обмеження батареї.

Завдання: Створіть patrol із трьох точок і функцію can_continue(min_battery), яка читає battery = drone.battery_level() і повертає battery >= min_battery. Перед кожною точкою перевіряйте can_continue(55) і distance_ahead не менше 3; за небезпеки виконайте бокове зміщенн...

• Є takeoff() перед рухом
• Є функції перевірки ресурсу і шляху
• can_continue зберігає battery_level у змінну battery і повертає battery >= min_battery
• Цикл може закінчитись через break

Забезпечуємо безпечне завершення навіть при помилці Python.

Завдання: Після takeoff() розмістіть потенційно помилкове налаштування швидкості і політ у try, а land() — у finally. Усередині try задайте drone.set_speed(3) і пролетіть drone.forward(3): саме на цю відстань розрахована контрольна точка. FAILSAFE_ACTION вгорі файлу док...

• Є явна перевірка або журнал
• Порядок стану враховано
• Посадка гарантована
• FAILSAFE_ACTION лишається на місці як задокументована політика аварійного завершення

Записуємо не лише команди, а й причину рішення.

Завдання: Після takeoff() долетіть до двох точок — drone.move_to(5, 4, 2) і drone.move_to(8, 7, 2). Потім відмітьте поточний етап через drone.mark("..."), виведіть координати (x, y, z = drone.position()) і батарею, потім виконайте land(). FAILSAFE_ACTION вгорі файлу док...

• Є явна перевірка або журнал
• Порядок стану враховано
• Посадка гарантована
• FAILSAFE_ACTION лишається на місці як задокументована політика аварійного завершення

Відділяємо обчислення маршруту від команд польоту.

Завдання: Створіть inside_geofence(x,y) і assert для допустимої і недопустимої точки, потім після takeoff() летіть лише до допустимої точки — drone.move_to(12, 9, 2) — і завершіть land(). FAILSAFE_ACTION вгорі файлу документує політику аварійного завершення місії — наві...

• Є явна перевірка або журнал
• Порядок стану враховано
• Посадка гарантована
• FAILSAFE_ACTION лишається на місці як задокументована політика аварійного завершення

Додаємо геозону, перевірки і гарантоване завершення.

Завдання: Перевірте всі точки одним рядком — `assert all(inside_geofence(x, y) for x, y, z in points)` — до зльоту, виконайте takeoff(), дві інспекції в try, запишіть телеметрію, а в finally поверніться додому і сядьте. FAILSAFE_ACTION вгорі файлу документує політику ав...

• До зльоту всі точки перевірені одним assert all(...) з генератором
• Є takeoff() перед рухом
• Політ знаходиться в try
• У finally є повернення і посадка

Відділяємо алгоритм місії від конкретної візуалізації.

Завдання: Створіть run_inspection(vehicle, points, height), виконайте зліт, дві точки навчальним drone, поверніться і сядьте. MISSION_PROTOCOL вгорі файлу документує версію навчального протоколу місії — лишіть цей рядок недоторканим, навіть якщо власне рішення не зверта...

• Функція отримує vehicle і дані
• Є vehicle.takeoff() перед рухом
• Усередині немає створення SDK
• Виклик використовує навчальний drone

Перетворюємо обмеження на виконувані правила.

Завдання: Створіть validate_mission(points), що відхиляє вихід за X 0..20, Y 0..14 і Z 0..8; перевірте план assert, потім виконайте takeoff(), політ і завершіть land(). MISSION_PROTOCOL вгорі файлу документує версію навчального протоколу місії — лишіть цей рядок недотор...

• Функція перевіряє всі три осі
• До takeoff є assert
• Є takeoff() перед рухом
• Місія проходить допустимі точки і завершується land()

Збираємо вимоги, дані, функції і критерії перевірки до написання коду.

Завдання: Створіть робочий каркас чотирьох функцій, виконайте зліт, дві прості точки, виведіть телеметрію, поверніться додому через drone.return_home() і завершіть land(). MISSION_PROTOCOL вгорі файлу документує версію навчального протоколу місії — лишіть цей рядок недо...

• Є чотири функції
• Є takeoff() перед рухом
• Основний сценарій викликає run_mission
• Перед посадкою є drone.return_home()

Завершуємо портфоліо-проєкт на полігоні з перешкодою і вітром.

Завдання: Завершіть mission.py: виконайте takeoff(), встановіть швидкість 3 м/с, перевірте три точки (5,4,2.5), (11,9,3), (17,5,2.5), обійдіть вежу через безпечну точку (12,4,3), відмітьте і огляньте кожну ціль, перевірте батарею, запишіть телеметрію, поверніться додому...

• Є takeoff() перед рухом
• Три цілі і обхідна точка пройдені по порядку
• Використовуються функції, дані, датчик і батарея
• Є геозона, журнал і finally

Вчимося піднімати і переносити вантаж захопленням дрона — без перешкод, лише сама механіка.

Завдання: Повторіть той самий сценарій самостійно: злетіть, долетіть до вантажу, приземліться і підніміть його, злетіть і долетіть до сусідньої точки, приземліться і відпустіть вантаж, поверніться додому і сядьте. MISSION_PROTOCOL вгорі файлу документує версію навчально...

• Кожен політ починається з takeoff()
• drone.grab() викликаний одразу після посадки на вантаж
• drone.release() викликаний біля сусідньої точки
• Дрон повертається додому і сідає

Проєктуємо в Конструкторі місій точку вантажу і зону здачі та пишемо код, який піднімає вантаж і доставляє його саме на своїй карті.

Завдання: Спроєктуйте свою карту мінімум з одним вантажем (і, за бажанням, зоною здачі), збережіть її. Вставте `# scenario: ` першим рядком коду. Злетіть, долетіть до вантажу і приземліться точно на ньому, підніміть вантаж, знову злетіть, долетіть до зони здачі і відпус...

• Код починається з рядка # scenario: з числовим ID
• drone.grab() викликаний одразу після посадки на вантаж своєї карти
• drone.release() викликаний біля зони здачі (з урахуванням обраної техніки, якщо вона задана)
• Після кожної посадки перед рухом є новий takeoff()

Фінальний необов'язковий модуль: виконуємо маршрут на справжньому DJI Tello з телефона. Дізнаємось, що потрібно, чого чекати і чим реальний політ відрізняється від симулятора.

Завдання: Складіть «карту готовності»: напишіть, який у вас дрон (модель Tello), який телефон (Android і версія), де саме ви літатимете (кімната і розмір), і чого вам ще бракує та як ви це вирішите. Якщо дрона поки немає — напишіть це й опишіть, як і коли його отримаєте...

• Названо модель дрона Tello.
• Вказано Android-телефон і його версію.
• Описано місце польоту та його розмір.
• Сказано, чого бракує і як це вирішити.

У симуляторі помилка коштує перезапуску, на реальному дроні — зламаних гвинтів чи травми. Складаємо чек-лист, який проходимо перед кожним запуском.

Завдання: Складіть власний чек-лист мінімум із шести пунктів. Обов'язково згадайте заряд батареї, людей поруч, перешкоди на маршруті, кнопку STOP і кнопку EMERGENCY — і поясніть різницю між ними.

• Не менше шести конкретних пунктів.
• Є перевірка заряду батареї.
• Є правило щодо людей і тварин поруч.
• Є правило щодо перешкод на маршруті.

Встановлюємо RealDrone Agent на телефон, підключаємось до Wi-Fi Tello і переконуємось, що застосунок бачить дрон і його батарею.

Завдання: Виконайте підключення на своєму дроні й запишіть звіт: яку Wi-Fi мережу використали (`TELLO-...`), яку кнопку натискали, який стан показав застосунок (CONNECTED) і який заряд (команда `battery`). Додайте, що зробили з автоперемиканням мереж на телефоні.

• Вказано назву Wi-Fi мережі дрона.
• Вказано кнопку «Підключити».
• Вказано стан CONNECTED.
• Вказано команду battery і заряд.

Перший запуск на справжньому Tello: три команди, повна передпольотна перевірка і тренування кнопки STOP. Без дрона достатньо описати, що ви зробили б і що очікуєте побачити.

Завдання: Складіть і (якщо маєте дрон) виконайте список: злетіти, пролетіти вперед 50 см, сісти. Запишіть у файлі: сам список команд, що показав журнал застосунку (наприклад, відповіді ok), чи сів дрон там, де очікували, і що ви зробили, щоб потренувати кнопку STOP.

• Є повний список команд: зліт, рух уперед на 50 см, посадка.
• Описано, що показав (або має показати) журнал.
• Описано, як потренована кнопка STOP.

Складаємо словник перекладу: кожна команда симулятора — відповідна команда застосунку RealDrone Agent. Одиниці виміру й набір команд відрізняються, і саме це ламає перший реальний політ.

Завдання: Заповніть праву частину таблиці: допишіть після стрілки команду для застосунку RealDrone Agent. 1 м = 100 см.

• Для кожного рядка симулятора вказано команду застосунку.
• Метри переведено в цілі сантиметри.
• Для `turn_left()` вказано команду `rotate_left`.

Пишемо на Python функцію to_tello(), яка перетворює список кроків симулятора на текстові рядки для RealDrone Agent — те, що ви в попередньому уроці робили вручну.

Завдання: Допишіть функцію to_tello(steps). Вона отримує список кроків симулятора і повертає список рядків для застосунку. Правила: takeoff (з висотою в метрах або без), land, forward/left/right/up/down (метри → см), backward → back, turn_right → rotate_right, turn_left...

• Функція to_tello(steps) повертає список рядків.
• Метри переводяться в цілі сантиметри через round().
• backward, turn_*, hover перейменовуються.
• mark пропускається — аналога на Tello немає.

Підсумок модуля: складаємо маршрут «квадрат за годинниковою стрілкою» точками й (якщо є Tello) виконуємо його на дроні.

Завдання: Складіть у файлі square.txt список команд для квадрата 2×2 м за годинниковою стрілкою: `takeoff`, `speed 40`, чотири `goto` у правильному порядку, `land`. Якщо маєте Tello — вставте список у застосунок, виконайте і допишіть у кінці файлу рядок «Результат:» з т...

• Список починається з takeoff і закінчується land.
• Чотири точки goto йдуть по колу за годинниковою стрілкою.
• Сторона квадрата — 200 см.