一維弦TyRan培訓(xùn)材料課件(PPT 41頁)

1、一維弦 Servo TyRan第1頁，共41頁。TyRan介紹01介紹：硬件：機械結(jié)構(gòu)、電子、傳感器第2頁，共41頁。TyRan介紹：內(nèi)容規(guī)格/指標(biāo)基本底盤尺寸590（D）480（W）mm標(biāo)準(zhǔn)高度610mm自身重量21kg（僅Tyran）機身材料鋁合金（陽極氧化黑色）電源模組鋰電池組：DC 25.2V，20Ah充電方式充電器外置通訊接口Ethernet、WIFI運動移動方式兩輪差速驅(qū)動，2個從動輪驅(qū)動輪6.5寸輪轂電機，內(nèi)置增量編碼器越障能力10mm爬坡角度10避障方式深度攝像頭 + 超聲波傳感器 + 激光雷達(dá)（僅Tyran Plus）移動速度標(biāo)準(zhǔn)： 0.5m/s導(dǎo)航方式視覺+激光 SLAM導(dǎo)

2、航（僅Tyran Plus）姿態(tài)感知標(biāo)配六軸IMU視覺傳感器RGB-D攝像機視域最遠(yuǎn)10米，水平180及垂直90視角可控調(diào)整。算法人臉識別、物體識別、maker識別控制器機器人控制器X86架構(gòu)，intel i5 CPU, NVIDA GTX960M運動控制器STM32嵌入式系統(tǒng)操作系統(tǒng)EwayOS國內(nèi)自主知識產(chǎn)權(quán)智能機器人專用操作系統(tǒng)第3頁，共41頁。架構(gòu)概述：TyRan移動機器人平臺采用系統(tǒng)式控制方式控制，由機載PC完成機器人的數(shù)據(jù)采集和算法處理，交由控制實現(xiàn)運動控制，標(biāo)準(zhǔn)配置如圖所示第4頁，共41頁。視覺平臺：視覺相機運動平臺：X軸和Y軸組成的結(jié)構(gòu)，配上intel的realsense，提供

3、左右140度視角和上下80度的旋轉(zhuǎn)視角。第5頁，共41頁。機器人坐標(biāo)系：機器人坐標(biāo)系為右手坐標(biāo)系，X軸向前，Y軸向左。原點為雙輪中點。第6頁，共41頁。輪子：驅(qū)動模塊：自主的輪轂電機驅(qū)動器，提供兩輪的位置和速度模式的控制算法輪子：由一套差速輪，兩個萬向輪組成。差速輪為輪轂電機，提供移動時的線速度和角速度。第7頁，共41頁。機載PC：預(yù)裝ubuntu的16.04系統(tǒng)，并已安裝ewayos（機器人操作系統(tǒng)）和ewaysdk（EwayOS開發(fā)套件）PC是整個系統(tǒng)的控制中心，攝像頭和激光雷達(dá)通過線連接它，攝像頭需使用usb3.0第8頁，共41頁。機載PC：PC后面接口如圖所示：1、HD，即HDMI視頻

4、接口，需接HDMI視頻線到顯示器上，請注意，無VGA接口2、USB 3.0接口，攝像頭需接到此處3、USB 2.0接口4、千兆網(wǎng)口，此處連接到交換機第9頁，共41頁。控制器：下位機：主要功能是控制時序接收上位機指令，分發(fā)給各種設(shè)備；將不同設(shè)備的狀態(tài)，如電機、聲吶、電源等信息上報給上位機。第10頁，共41頁。供電：急停按鈕用于快速開關(guān)機器人運動系統(tǒng)的供電擴展接口為充電接口電源輸入為220v標(biāo)準(zhǔn)市電，充電時間大概為48小時，使用時間大約在8小時左右。0電位在整機機架，其他設(shè)備通過接機架來進(jìn)行接地。第11頁，共41頁。電源控制板：電源控制板控制所有設(shè)備供電，并將供電狀態(tài)傳遞給下位機。電源控制板不同通

5、路輸出電壓電流5V：路由器9V：交換機12V：聲吶24V：所有電機24轉(zhuǎn)19V：機載PC第12頁，共41頁。傳感器：相機：intel realsense，提供RGB和深度兩種數(shù)據(jù)激光雷達(dá)：18m激光雷達(dá)姿態(tài)傳感器：IMU，提供偏轉(zhuǎn)角、線加速度、角加速度等數(shù)據(jù)超聲波：前4后2，從左到右起始第13頁，共41頁。組網(wǎng)：上位機和下位機通過1網(wǎng)段進(jìn)行通信，上位機地址為00連接到交換機。第三方電腦可通過網(wǎng)線連接交換機來和上位機通信；ubuntu需要手動配置ip才能連接，同時不能設(shè)定為1.100和1.30這兩個地址。上位機通過00連接wifi，和其他設(shè)備，如手機、第三方電腦通信。需注意wifi帶寬只有54M

6、，無法支持視頻傳輸?shù)?4頁，共41頁。狀態(tài)呼吸燈：低電量：TYRAN為紅色呼吸燈，開機按鈕綠色常亮急停打開：TYRAN為藍(lán)色呼吸燈，開機按鈕為綠色呼吸燈正常工作：TYRAN為綠色呼吸燈，開機按鈕綠色常亮第15頁，共41頁。EwayOS介紹02介紹：Sensor、Function、LowAI：WEBUI第16頁，共41頁。介紹：如圖所示，EwayOS基于Linux內(nèi)核進(jìn)行的機器人操作系統(tǒng)；EwayStdudio是基于EwayOS進(jìn)行的部署、二次開發(fā)等接口內(nèi)容。第17頁，共41頁。介紹：EwayOS和Ros的區(qū)別1、面向?qū)ο蟛煌篟os面向研究學(xué)者，面向開發(fā)者；EwayOS更面向教學(xué)、面向高校師生

7、；2、易用性不同：Ros需要開發(fā)者去安裝搭建Ros環(huán)境，花費大量時間；EwayOS只需安裝run包，就能部署到不同的機器上；3、穩(wěn)定性不足：Ros容易觸發(fā)崩潰；EwayOS能長期穩(wěn)定運行。第18頁，共41頁。介紹：ewayos_v1.0.0.xxxx.run：機器人系統(tǒng)包，只能安裝在機載PC上ewaysdk_v1.0.0.xxxx.run：機器人接口包，可安裝在機載PC上或者其他對應(yīng)版本的ubuntu系統(tǒng)上安裝命令：1、從指定位置下載對應(yīng)的安裝包2、下載完成后，使用sudo chmod 775 ewayxxxx.run，給安裝包添加權(quán)限3、sudo ./ewayxxxx.run 執(zhí)行run包即

8、可，注意需要sudo權(quán)限4、機載PC上需先安裝系統(tǒng)包，再安裝SDK包；其他電腦只需要安裝SDK包5、SDK包安裝時，如沒有模擬器需求，則選擇不安裝simulation第19頁，共41頁。Sensor：Sensor用于機器人感知世界，特點是1、數(shù)據(jù)量大，大約約在600M/S；2、計算量大，針對這些數(shù)據(jù)在短時間內(nèi)進(jìn)行分析計算；3、需要較快的替換算法庫。第20頁，共41頁。Sensor：1、采用數(shù)據(jù)倉儲模式進(jìn)行傳輸，每個Elem只傳遞內(nèi)存指針；2、回調(diào)方式進(jìn)行消息傳遞，只有當(dāng)上一個Elem接收到數(shù)據(jù)后，才傳遞到下一個Elem上；3、基于引腳名稱模塊自動組合，可以快速的替換不同的算法庫；4、支持分布式

9、部署，為將來的擴展作準(zhǔn)備。第21頁，共41頁。Function：1、消息驅(qū)動框架2、多級模塊調(diào)用3、模塊獨立消息隊列，自成體系4、封裝各類機器人算法庫、應(yīng)用庫Function是為了解決某個具體的問題而進(jìn)行的分析、計算、規(guī)劃運動等組成部分，它的設(shè)計其實就是消息隊列，在預(yù)期的時間內(nèi)處理預(yù)期的消息，進(jìn)行機器人控制第22頁，共41頁。LowAi：1、控制算法與通信協(xié)議分離2、使用回調(diào)傳輸數(shù)據(jù)嚴(yán)格控制延遲3、OS內(nèi)統(tǒng)一坐標(biāo)系計量單位4、基于URDF的統(tǒng)一機器人模型描述庫LowAi主要是機器人各個物理硬件的控制和反饋中心，由于機器人會由不同的設(shè)備、傳感器接入，需要有一個統(tǒng)一的接口與他們對接，LowAI就起

10、到了這個作用。第23頁，共41頁。WEBUI：使用手機或帶有wifi的電腦，連接ssid為MoRoXXXXXX的wifi,(XXXXXX為機器人序列號，如MoRo0000033)，密碼EwayBot2017Moro1。連接成功后打開瀏覽器，訪問00:3000即可鏈接機器人手動控制服務(wù)。用戶名moro，密碼moro即可進(jìn)入。第24頁，共41頁。WEBUI：Rocker頁面為底盤控制頁面，拖動頁面中間軌跡球即可控制機器人底盤運動。離中心越遠(yuǎn)速度越大。向左向右可控制底盤旋轉(zhuǎn)。xpos、ypos、yaw為底盤碼盤、imu讀數(shù)融合后的里程計。坐標(biāo)系為右手坐標(biāo)系，X軸向前，Y軸向左。原點為雙輪中心點。第2

11、5頁，共41頁。WEBUI：“開啟避障”按鈕為是否開啟底盤防碰撞保護(hù)功能。若開啟此功能，底盤會根據(jù)超聲波數(shù)據(jù)檢測前后方障礙物，若底盤速度過快，存在碰撞風(fēng)險，底盤會自動停止運動。Obstacle 16 為超聲波檢測數(shù)據(jù)，14為機器人身前超聲波，從左向右排布，5在機器人身后左側(cè)，6為右側(cè)。顯示數(shù)值為0-255mm，有效數(shù)值前方是0120，后方是080。第26頁，共41頁。WEBUI：此頁面顯示機器人當(dāng)前各模塊狀態(tài)。上方自檢按鈕可運動機器人自檢程序。（自檢程序運行中機器人會小幅運動，請運行中清理機器人前方、左右約1m的空間）。自檢完成后會生成自檢報告（/home/moro/DiagnoseLog文件

12、夾）下方電機狀態(tài)如果變紅，則表示電機故障第27頁，共41頁。WEBUI：此頁面可控制機器人頭部運動，可采集攝像頭視頻信號。點擊Connect即可獲取實時機器人視覺。pitch、yaw可控制機器人頭部RZ、RY方向轉(zhuǎn)動。第28頁，共41頁。EwaySDK介紹03介紹：創(chuàng)建機器人應(yīng)用程序：創(chuàng)建機器人Sensor程序跨機啟動SDK第29頁，共41頁。EwaySDK介紹：. 概述emake是EwayOS對外開發(fā)接口的一部分，負(fù)責(zé)生成、配置開發(fā)項目。emake基于Ubuntu 14.04 - Desktop系統(tǒng)，開發(fā)IDE使用QtCreator。. 使用安裝成功后在任意目錄打開終端，鍵入emake即可運

13、行emake。輸入emake h可獲得相應(yīng)提示第30頁，共41頁。EwaySDK介紹：閱讀編程手冊打開終端，鍵入 emake -d即可打開幫助文檔。查看范例程序EwaySDK當(dāng)前提供FaceExample，MarkerExample，CmdExample，Mother-KidExample，MsgExample，SensorExample6個范例程序，F(xiàn)eedbackMove1個綜合范例程序。Example安裝在/usr/share/ewaybot/example目錄下。使用時將其拷貝至用戶目錄下，使用QtCreator打開工程文件即可。第31頁，共41頁。創(chuàng)建機器人應(yīng)用程序：編寫HeadMo

14、ve程序，程序?qū)崿F(xiàn)一個控制機器人頭部向左轉(zhuǎn)動90度，并且實時獲取頭部位置。打開終端，輸入emake -t fapp -n HeadMove -i 打開QtCreator，加載HeadM文件打開HeadMove.cpp。第32頁，共41頁。創(chuàng)建機器人應(yīng)用程序：編輯Initialize函數(shù)，申請資源eint HeadMove:Initialize(std:vector &vFeatureList, ebool& bLimbAuthority, edouble &dTimeOut) . push_back(SysCom_ID_LMsg_HeadPos); /獲取機器人頭部位置 bLimbAuthor

15、ity = true; /申請機器人控制權(quán) dTimeOut = 10;/設(shè)置超時時間，若超時申請權(quán)限無法滿足，框架調(diào)JobFailed接口進(jìn)行通知 return ERR_NONE;第33頁，共41頁。創(chuàng)建機器人應(yīng)用程序：編輯CheckMsgCode函數(shù)，設(shè)置消息處理方式eint HeadMove:CheckMsgCode(eint nMsgCode) return MsgProcCode_Notify; /收到消息后調(diào)用對應(yīng)回調(diào)函數(shù)第34頁，共41頁。創(chuàng)建機器人應(yīng)用程序：編輯JobStart函數(shù)，開始頭部運動void HeadMove:JobStart() eint nErrorCode =

16、 0; /定義返回值 CHeadMoveCmd iCmd; /頭部命令實體 iCmd.m_fRY = 1.57; /Yaw（繞機器人坐標(biāo)系Z軸）運動絕對位置，單位弧度 iCmd.m_fRYSpeed = 0.5; /Yaw方向運動平均速度，單位 弧度/秒 iCmd.m_fRZ = 0; /Pitch（繞機器人坐標(biāo)系Y軸）運動絕對位置，單位弧度 iCmd.m_fRZSpeed = 0; /Yaw方向運動平均速度，單位 弧度/秒 nErrorCode = SendHeadMove(&iCmd); /發(fā)送運動指令，ERR_NONE為無錯誤 OSG_WriteLog(LogPri,“call head

17、 move, return code %d”,nErrorCode)； /將返回值寫入日志 return ;第35頁，共41頁。創(chuàng)建機器人應(yīng)用程序：編輯ProcHeadPos函數(shù)，編寫收到頭部位置變化消息的響應(yīng)eint HeadMove:ProcHeadPos(edouble dTimeStamp,CHeadPosMessage* piHeadPos) for(euint m = 0; m m_viHeadJointList.size (); m+) OSG_WriteLog(LogInfo, 頭部關(guān)節(jié)電機，ID = %d, 當(dāng)前位置 = %.4f, 當(dāng)前速度 =%.4f, piHeadPos

18、m_viHeadJointListm.m_unJointID, piHeadPos-m_viHeadJointListm.m_dPosition, piHeadPos-m_viHeadJointListm.m_dSpeed); /頭部運動中，將當(dāng)前位置寫入日志 return ERR_NONE;第36頁，共41頁。創(chuàng)建機器人應(yīng)用程序：編輯ProcMotCmdDone函數(shù)，編寫運動結(jié)束后的處理eint HeadMove:ProcMotCmdDone(edouble dTimeStamp,CCmdDoneMessage* piCmdDone) OSG_WriteLog(LogNormal,head move stop, code %d,piCmdDone- m_nCmdStatus); /運動結(jié)束，將執(zhí)行返回值寫入日志 return ERR_NONE;第37頁，共41頁。創(chuàng)建機器人應(yīng)用程序：編譯QtCreator菜單項中選擇Build - B