Pibot介绍

目录

1. 概述

Pibot

Zues和Apollo是PIBOT工作室专门针对ROS开发的移动三轮全向小车和差分两轮小车

主要应用

• ROS机器人教学
• 机器人创客开发
• 服务机器人研发
• AGV研发

应用场景

室内平坦地面

实物外观图

软件支持

• 速度精准控制，支持角速度和线速度并发
• PID控制自动调节
• 500线左右编码器，倍频后一圈可输出1980脉冲
• 波特率115200的串口与上位机互连通讯
• 手机APP控制移动
  提供完善的文档和丰富的示例
  支持与ROS系统互连，提供底盘与激光雷达结合的建地图、定位、导航等技术支持和解决方案。

硬件清单

Zeus

主要机械部件：
- 小车主体
小车底盘采用双层亚克力。

• 底盘
  
  • 主动轮：58毫米全向轮
  • 减速编码器电机：3个 495线，轮子转动一圈会产生的脉冲信号高达1980个
    底盘自重：3kg
• 电子控制部件：
  
  • Arduino Mega 2560单片机控制板：1个
  • Arduino Mega 2560扩展版：1个
  • 电机控制板：1个或者电机驱动器：2个
  • 数显可调降压模块
• 其他部件：
  
  • 12V充电器： 1个
  • 松下18650锂电池：9个
    Raspberry Pi 3 Model B 树莓派3 B型（内嵌ROS系统）

Apollo

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- 底盘
- 主动轮：65mm直径优质橡胶轮 2个
- 从动轮：1.5寸尼龙万向轮 1个
- 减速编码器电机：2个495线，轮子转动一圈会产生的脉冲信号高达1980个
- 电子控制部件：
- Arduino Mega 2560单片机控制板：1个
- Arduino Mega 2560扩展版：1个
- 电机控制板：1个或者电机驱动器：2个
- 数显可调降压模块
-其他部件：
- 松下18650锂电池：6个
- 12V充电器： 1个
Raspberry Pi 3 Model B 树莓派3 B型（内嵌ROS系统）

2. 下位机开发

概述

下位机使用Arduino Mega 2560为主控单元，使用Visual stdio code+Platform IO进行开发，支持Windows和ubuntu环境

环境搭建

具体请参考Visual Stuido Code插件PlatformIO IDE开发Arduino

环境配置

使用Visual stdio code打开附带下位代码文件夹，在platformio.ini修改相应配模型以及使用的电机控制器

models =    -D ROBOT_MODEL=ROBOT_MODEL_DIFF    -D MOTOR_CONTROLLER=AF_SHIELD_CONTROLLER

烧写程序至主控板

代码分析

具体请参考三轮全向机器人底盘(7)-Firmware的代码分析(1)
三轮全向机器人底盘(8)-Firmware的代码分析(2)

参数配置

运动参数出厂时都内置在板子的EEPROM中，若需要修改，请在下面ros驱动开发中查看

3. 树莓派相关

概述

采用Raspberry Pi 3作为上位ROS主控
Raspberry Pi 3是一款针对电脑业余爱好者、小型企业等用户的迷你电脑，预装Linux系统，体积仅信用卡大小，搭载ARM架构处理器，运算性能和智能手机相仿。
在接口方面，Raspberry Pi 3提供了可供键鼠使用的USB接口，此外还有快速以太网接口、SD卡扩展接口以及1个HDMI高清视频输出接口，可与显示器或者TV相连。
它价格便宜，使用功率小，所以它很适合用于嵌入式项目。
很多人已经能够把Pi用于各种项目，从针对小孩的一些简单项目到携有更高级功能的复杂项目，它可以被创造的像一个桌面PC那样用于制作电子表格、文字处理和玩游戏，它还可以播放高至1080p的高清视频。
所谓麻雀虽小五脏俱全， 用来形容树莓派（ Raspberry Pi） 最好不过了 ， 这块信用卡般大小的主板拥有和pc样的能力。
USB， Ethernet， HDMI， RCA， 3.5mm Stereo Jack， 还有无比强大的GPIO。
Raspberry Pi 3 拥有
博通BCM2837 1.2GHz 四核处理器Cortex-A53 芯片
1GB RAM
400MHz VideoCore IV GPU
内置蓝牙 4.0
802.11n Wi-Fi模块
四个 USB 插口
一个以太网接口
一个HDMI

树莓派的GPIO针脚图：

电源

Raspberry Pi 3采用5v供电，Pibot提供可调数显降压模块，出厂时输出已经调至5v，可通过显示的数码管切换显示模式查看到，同时提供USB输出，直接可以通过安卓的数据线给Raspberry Pi 3供电

ubuntu的刷入、ROS的安装

具体请参考树莓派(raspberry pi 3b)安装ros kinect

关闭图形

sudo /etc/init.d/lightdm stop即可关闭图像界面

ssh远程连接

vi /etc/rc.local
exit 0前添加
service ssh start

Master主机

主机环境可选择Windows7/10+Vmvare ubuntu16.04虚拟机Ros kinetic环境, 安装这里不做说明

通过Xshell连接Raspberry Pi 3

windows中可以安装提供的xshelRaspberry Pi 3

输入IP和用户名密码，默认用户名密码均为pibot

ubuntu直接ssh username@ip登入

多机通讯

具体请参考ros多机的通讯配置

4.ROS驱动开发

概述

Arduino Mega 2560下位及通过串口与Raspberry Pi 3通讯，通讯协议具体请参见三轮全向机器人底盘(3)-通讯协议

驱动开发及PID参数动态调整

参见三轮全向机器人底盘(10)-pibot的driver的实现及动态PID调节

编译与测试

编译

cd ~/pibot/ros_wscatkin_make

测试

初始化配置

使用PIBOT提供的镜像可直接跳过本次配置

在Raspberry Pi 3运行rosrun pibot_setup.bash
重新拔插USB口或者重启Raspberry Pi 3

ls /dev/pibot -l

开始测试

在Raspberry Pi 3运行roslaunch pibot_bringup bringup.launch
在Master主机运行rosrun rqt_reconfigure rqt_reconfigure可以查看和修改内置的配置信息，运行rosrun pibot teleop_twist_keyboard.py即可通过键盘控制小车运动

同时支持小米等手柄的接入，运行roslaunch pibot joystick.launch即可

校准

参见三轮全向机器人底盘(11)-pibot的控制及校准

4.ROS建图与导航

概述

ros驱动中提供了cmd_vel的订阅及odom的发布，至此在需要一个激光雷达就可以完成建图了

备注

直接在Raspberry Pi 3允许建图逻辑还是比较吃力，上面已经配置好了多机通讯，何不把建图运动的逻辑放在上位呢这样效果会好很多

建图

在Raspberry Pi 3运行roslaunch pibot_navi common.launch
在Master主机运行roslaunch pibot_navigation gammping.launch及roslaunch pibot_navigation view_navi.launch

2种建图方法

• 运行rosrun pibot teleop_twist_keyboard.py或者roslaunch pibot joystick.launch即可通过键盘或者遥控手柄开始建图
• 直接选择导航的点(2D Nav Goal)开始建图

保存地图

• 运行rosrun map_server map_saver -f my_map即可

导航

在Raspberry Pi 3运行roslaunch pibot_navi common.launch
在Master主机运行roslaunch pibot_navigation navi.launch及roslaunch pibot_navigation view_navi.launch

附录

Zeus建图视频

Zeus导航视频