移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)-課件 項(xiàng)目6-任務(wù)2-基于ROS的機(jī)器人安裝

項(xiàng)目六：移動(dòng)機(jī)器人高階認(rèn)知與實(shí)踐任務(wù)二：基于ROS的機(jī)器人安裝任務(wù)目標(biāo)：1.了解基于ROS系統(tǒng)的機(jī)器人平臺(tái)2.了解LEO機(jī)器人的硬件組成3.能完成LEO機(jī)器人系統(tǒng)和軟件安裝4.能完成LEO機(jī)器人功能包的安裝知識(shí)儲(chǔ)備一基于ROS系統(tǒng)的機(jī)器人平臺(tái)簡(jiǎn)介目前，ROS已經(jīng)成為世界各地大多數(shù)機(jī)器人都向往參與的平臺(tái)，基于ROS系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的機(jī)器人平臺(tái)也已經(jīng)有很多。其中比較常見(jiàn)的有WillowGarage公司開(kāi)發(fā)的TurtleBot系列機(jī)器人，松靈機(jī)器人公司開(kāi)發(fā)的LIMO機(jī)器人，璞數(shù)公司開(kāi)發(fā)的ROSYZ系列機(jī)器人，深圳玩智商科技有限公司（EAI）開(kāi)發(fā)的LEO機(jī)器人等。Turtlebot系列機(jī)器人LIMO機(jī)器人璞數(shù)系列機(jī)器人LEO機(jī)器人知識(shí)儲(chǔ)備二LEO機(jī)器人硬件組成LEO機(jī)器人，在硬件方面主要由STM32模塊、導(dǎo)航模塊(N92工控機(jī))、超聲波模塊、激光雷達(dá)、三相直流無(wú)刷電機(jī)組成和DOBOTmagician機(jī)械臂。知識(shí)儲(chǔ)備二LEO機(jī)器人硬件組成1.STM32模塊STM32模塊是意法半導(dǎo)體推出的32位ARMCortex-M4內(nèi)核微控制器系列，具有高性能、低功耗、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、智能家居、工業(yè)自動(dòng)化、智能小車等領(lǐng)域。其主芯片為STM32F407ZGT6，它基于高性能Arm?Cortex?-M432位RISC內(nèi)核，工作頻率高達(dá)168MHz。Cortex-M4內(nèi)核具有浮點(diǎn)單元(FPU)單精度，支持所有Arm單精度數(shù)據(jù)處理指令和數(shù)據(jù)類型。它還實(shí)現(xiàn)了一整套DSP指令和一個(gè)增強(qiáng)應(yīng)用程序安全性的內(nèi)存保護(hù)單元(MPU)。在LEO設(shè)備中主要作用是采集超聲波，左右輪電機(jī)編碼器等傳感器數(shù)據(jù)，并且控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。。知識(shí)儲(chǔ)備二LEO機(jī)器人硬件組成2.導(dǎo)航模塊(N92工控機(jī))導(dǎo)航模塊(N92工控機(jī))是LEO機(jī)器人導(dǎo)航的控制模塊。其主處理器是I5-4210Y/1.5GHz雙核處理器，Graphics4200核心顯卡，2個(gè)USB2.0接口，2個(gè)USB3.0接口，1個(gè)HDMI接口，1個(gè)VGA接口，可提供12V電源。在LEO機(jī)器人中主要通過(guò)串口與STM32模塊通訊，獲取超聲波，編碼器等數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)ROS的消息。其可以運(yùn)行建圖導(dǎo)航算法，根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)，使用gmappingslam算法構(gòu)建地圖，用dijk等算法規(guī)劃全局路徑，teb_local_planner等算法規(guī)劃局部路徑，最后根據(jù)規(guī)劃出的路徑，控制LEO機(jī)器人移動(dòng)。知識(shí)儲(chǔ)備二LEO機(jī)器人硬件組成3.超聲波模塊US-015超聲波模塊是目前市場(chǎng)上分辨率最高，重復(fù)測(cè)量一致性最好的超聲波測(cè)距模塊，它的測(cè)量角度為15度(圓錐形)，測(cè)量距離范圍為2cm-400cm，測(cè)量精度為0.1cm+1%，供電電壓為5V，工作電流為2.2mA，支持GPIO通信模式，工作穩(wěn)定可靠。在LEO機(jī)器人中主要用于檢測(cè)玻璃等透明障礙物，并臨時(shí)把障礙物加入地圖中，使工控機(jī)重新規(guī)劃路徑，來(lái)躲避這些障礙物。知識(shí)儲(chǔ)備二LEO機(jī)器人硬件組成4.激光雷達(dá)G1G1雷達(dá)是深圳玩智商科技有限公司（EAI）研發(fā)的一款360度二維測(cè)距產(chǎn)品。本產(chǎn)品基于三角測(cè)距原理，并配以相關(guān)光學(xué)、電學(xué)、算法設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)高頻高精度的距離測(cè)量，在測(cè)距的同時(shí)，機(jī)械結(jié)構(gòu)360度旋轉(zhuǎn)，不斷獲取角度信息，從而實(shí)現(xiàn)了360度掃描測(cè)距，輸出掃描環(huán)境的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。動(dòng)力方面采用工業(yè)級(jí)無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)，性能穩(wěn)定。其特點(diǎn)為高速測(cè)距，測(cè)距頻率可達(dá)9000Hz，抗環(huán)境光干擾能力強(qiáng)，讓機(jī)器人能更快速、精確的建圖。知識(shí)儲(chǔ)備二LEO機(jī)器人硬件組成5.三相直流無(wú)刷電機(jī)無(wú)刷直流電機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。該電機(jī)減速比15，額定功率25W，額定電壓24V，額定轉(zhuǎn)速2500rpm，額定轉(zhuǎn)矩0.096N.m，瞬時(shí)最大轉(zhuǎn)矩0.144N.m，速度控制范圍200~2500rpm，內(nèi)置霍爾傳感器（約600線/圈），即輪子轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)，輸出600個(gè)碼盤數(shù)。目前已廣泛應(yīng)用到多種機(jī)器人關(guān)節(jié)中，在LEO機(jī)器人中主要作用是移動(dòng)機(jī)器人，并返回左右輪電機(jī)的編碼器值，用于計(jì)算機(jī)器人行走的距離。。知識(shí)儲(chǔ)備二LEO機(jī)器人硬件組成6.DOBOTmagician越疆機(jī)械臂DOBOTmagician機(jī)械臂，其產(chǎn)品體積精巧，擁有一體化的設(shè)計(jì)，PC端控制、APP控制、手勢(shì)控制、無(wú)線控制等多種操作方式隨意切換，基于MagicianLite豐富的軟硬件交互方式及多樣化兼容拓展接口，具備3D打印、激光雕刻、寫(xiě)字畫(huà)畫(huà)等多種功能，預(yù)留13個(gè)拓展接口，支持二次開(kāi)發(fā)。在LEO機(jī)器人中主要作用是抓取和放置物體。工程實(shí)踐一安裝LEO機(jī)器人裝配步驟：1.將機(jī)械臂放置到LEO底盤上，機(jī)械臂底座側(cè)邊的卡扣朝后方，電源按鈕朝前方；2.將氣泵支架掛載在機(jī)械臂底座側(cè)邊的卡扣上，氣泵安裝在氣泵支架上；3.機(jī)械臂末端吸盤攝像頭模組裝到機(jī)械臂上；4.氣泵與機(jī)械臂的接線接在上面一排的紅綠口；5.氣泵管與機(jī)械臂末端的吸盤抽氣口連接；6.機(jī)械臂的數(shù)據(jù)線接在左側(cè)下方最下面的USB口；7.攝像頭的數(shù)據(jù)線接在左側(cè)下方最上面