描述

?

在這篇文章中，我們將使用 ROS Melodic 與 Bittle 執行遠程操作 - 來自 Petoi 的機器狗，目前在 Kickstarter 上。

?

即使您不打算購買 Bittle，如果您正在尋找有關如何為 ROS 編寫自定義驅動程序以與機器人硬件交互并控制機器人運動的信息，本文仍然可能對您有用。我們先談談選項一。

?

Bittle 已經有一個負責運動和平衡的微控制器 - ATMega328。

?

可以使用 ros_arduino_bridge 包直接在微控制器芯片上運行 ROS 節點，但是這種方法有一些缺點。首先，ATMega328 上剩余的內存量可能不足以同時穩定運行運動算法和 ROS 節點。其次，ATMega328沒有無線接口或圖像處理能力，所以無論如何我們都需要將它與單板計算機耦合以進行遠程操作。

這將我們帶到了選項 2 。

?

。簡而言之，這就是它的工作方式。現在讓我們來看看細節。

有兩種 SBC 推薦用于 Bittle - Raspberry Pi 3A+ 或 Raspberry Pi Zero。Raspberry Pi 4 和 3B+ 是兼容的，但尺寸尺寸對于 Bittle 緊湊的機身來說太大了。我們將在這個項目中使用 Raspberry Pi 3A+ - 它非常適合 NyBoard。

二次方。實用主義。膽小鬼。

?

。

?

原因是這些接頭具有用于 TX/RX 引腳的電平轉換器 - Raspberry Pi 在 UART 接口上具有 3.3V，而 Arduino 板通常具有 5V。

現在，當我們有硬件連接和 Raspbian 與 ROS 時，我們需要為機器人編寫一個自定義驅動程序。

安裝 catkin 構建工具，創建一個 catkin 工作空間并將我的 GitHub 存儲庫為此項目克隆到 src 文件夾中。

sudo pip install -U catkin_tools

！確保從您的 catkin 工作區 src 文件夾中執行以下命令！

git clone https://github.com/AIWintermuteAI/bittle_ROS.git

移回 catkin 工作區文件夾并構建您剛剛從 Gtihub 克隆的包

catkin build

讓我們看一下存儲庫內容。與 NyBoard 交互的驅動程序位于 scripts 文件夾中。它是一個簡單的節點，訂閱了關于 cmd_vel 主題的 Twist 消息。

def __init__(self, port='/dev/ttyS0'):
        self.dir = 0
        rospy.init_node('cmd_vel_listener')
        rospy.Subscriber("/cmd_vel", Twist, self.callback)
        self.ser = serial.Serial(
        port=port,
        baudrate=57600,
        parity=serial.PARITY_NONE,
        stopbits=serial.STOPBITS_ONE,
        bytesize=serial.EIGHTBITS,
        timeout=1
        )

Twist 消息中有 6 個分量 - 3 軸的線速度和角速度。

rospy.loginfo("Received a /cmd_vel message!")
rospy.loginfo("Linear Components: [%f, %f, %f]"%(msg.linear.x, msg.linear.y, msg.linear.z))
rospy.loginfo("Angular Components: [%f, %f, %f]"%(msg.angular.x, msg.angular.y, msg.angular.z))

在我們的例子中，我們只關心線性 x 速度（向前和向后）和角 z 速度（左和右）。收到消息后，我們使用 PySerial 使用內置通信 API 與 BIttle 進行通信。

if msg.linear.x > 0:
            dir = 1
        elif msg.linear.x < 0:
            dir = -1
        elif msg.angular.z > 0:
            dir = 2
        elif msg.angular.z < 0:
            dir = 3
        else:
            dir = 0
 
        if self.dir != dir:
            self.wrapper([dir_dict[dir],0])
            self.dir = dir

為了簡單起見，我們將只啟用基本的步行 - 可以通過串行直接將伺服角度發送到微控制器，但在這種情況下，陀螺儀和加速度計將不會用于平衡。

?

帶有陀螺儀/加速度計平衡的細粒度伺服角度控制并不容易，但由于 BIttle 軟件是開源的，并且未來將發布 ESP32 控制器板（能夠運行 ROS 節點和運動協調算法），我認為這是可以實現的。這將大大提高 Bittle 穿越各種障礙的能力。

在存儲庫文件夾中，您還將找到兩個啟動文件 bittle_teleop_robot.launch 和 bittle_teleop_server.launch。啟動文件在 ROS 中用于方便地啟動大型機器人設置。Teleop 啟動文件機器人將同時啟動機器人驅動程序和 USB 攝像頭驅動程序。要在您的 Ubuntu 計算機上執行的服務器啟動文件將啟動 rqt_robot_steering 和 RVIZ，并打開圖像視圖。

通過在 Ubuntu 計算機和 Raspberry Pi 上導出 ROS_MASTER_URI 和 ROS_IP 環境變量，將 ROS 設置為在多臺機器上工作。

在您的 Ubuntu 計算機上：

export ROS_MASTER_URI=http://[your-ubuntu-computer-ip-here]
export ROS_IP=[your-ubuntu-computer-ip-here]

在樹莓派上：

export ROS_MASTER_URI=http://[your-ubuntu-computer-ip-here]
export ROS_IP=[your-raspberry-pi-ip-here]

ROS_MASTER_URI 將指向您的 Ubuntu 計算機，該計算機將運行 roscore，并且 ROS_IP 需要設置為同一網絡上機器各自的 IP 地址。

請記住獲取您的 catkin 工作區并將 pi 用戶添加到 dialout 和 tty 組 - 這是 PySerial 能夠打開串行連接所必需的。由于 ROS Melodic 默認仍使用 Python 2.7，并且驅動程序腳本配置為使用您的系統 Python 3，因此您可能會收到導入錯誤 - 在這種情況下，請使用 pip install 安裝必要的包。通常只需要安裝 rospkg：

pip install rospkg

完成后，在 Ubuntu 計算機上啟動 bittle_teleop_server.launch，然后在 Raspberry Pi 上啟動 bittle_teleop_robot.launch。

移動滑塊讓機器人移動！如果您使用的機器人與 Bittle 不同，則在接收到速度消息后要執行的確切代碼需要與您的設置相匹配，尤其是在接收到速度消息后的這部分

if msg.linear.x > 0:
            dir = 1
        elif msg.linear.x < 0:
            dir = -1
        elif msg.angular.z > 0:
            dir = 2
        elif msg.angular.z < 0:
            dir = 3
        else:
            dir = 0
 
        if self.dir != dir:
            self.wrapper([dir_dict[dir],0])
            self.dir = dir

距離 Kickstarter 活動結束還有時間，所以看看 Bittle 以及它在項目 Kickstarter 主頁上的功能。如果您打算將 Bittle 與 ROS 一起用于更高級的機器人項目，請考慮支持BiBoard V0 ，它具有更強大的控制芯片、具有 520 Kb RAM 和 16 Mb ROM 的 ESP32。

?

希望本文對您了解更多有關 ROS 機器人驅動程序的信息有所幫助。

如果您有任何問題，請在LinkedIn上添加我，并訂閱我的 YouTube 頻道，以獲得有關機器學習和機器人技術的更多有趣項目的通知。