移动机器人技术-课件 项目6-任务2-基于ROS的机器人安装

项目六：移动机器人高阶认知与实践任务二：基于ROS的机器人安装任务目标：1.了解基于ROS系统的机器人平台2.了解LEO机器人的硬件组成3.能完成LEO机器人系统和软件安装4.能完成LEO机器人功能包的安装知识储备一基于ROS系统的机器人平台简介目前，ROS已经成为世界各地大多数机器人都向往参与的平台，基于ROS系统开发的机器人平台也已经有很多。其中比较常见的有WillowGarage公司开发的TurtleBot系列机器人，松灵机器人公司开发的LIMO机器人，璞数公司开发的ROSYZ系列机器人，深圳玩智商科技有限公司（EAI）开发的LEO机器人等。Turtlebot系列机器人LIMO机器人璞数系列机器人LEO机器人知识储备二LEO机器人硬件组成LEO机器人，在硬件方面主要由STM32模块、导航模块(N92工控机)、超声波模块、激光雷达、三相直流无刷电机组成和DOBOTmagician机械臂。知识储备二LEO机器人硬件组成1.STM32模块STM32模块是意法半导体推出的32位ARMCortex-M4内核微控制器系列，具有高性能、低功耗、可靠性强等特点，广泛应用于工业控制、智能家居、工业自动化、智能小车等领域。其主芯片为STM32F407ZGT6，它基于高性能Arm®Cortex®-M432位RISC内核，工作频率高达168MHz。Cortex-M4内核具有浮点单元(FPU)单精度，支持所有Arm单精度数据处理指令和数据类型。它还实现了一整套DSP指令和一个增强应用程序安全性的内存保护单元(MPU)。在LEO设备中主要作用是采集超声波，左右轮电机编码器等传感器数据，并且控制电机的转动。。知识储备二LEO机器人硬件组成2.导航模块(N92工控机)导航模块(N92工控机)是LEO机器人导航的控制模块。其主处理器是I5-4210Y/1.5GHz双核处理器，Graphics4200核心显卡，2个USB2.0接口，2个USB3.0接口，1个HDMI接口，1个VGA接口，可提供12V电源。在LEO机器人中主要通过串口与STM32模块通讯，获取超声波，编码器等数据，并转换成相应ROS的消息。其可以运行建图导航算法，根据传感器数据，使用gmappingslam算法构建地图，用dijk等算法规划全局路径，teb_local_planner等算法规划局部路径，最后根据规划出的路径，控制LEO机器人移动。知识储备二LEO机器人硬件组成3.超声波模块US-015超声波模块是目前市场上分辨率最高，重复测量一致性最好的超声波测距模块，它的测量角度为15度(圆锥形)，测量距离范围为2cm-400cm，测量精度为0.1cm+1%，供电电压为5V，工作电流为2.2mA，支持GPIO通信模式，工作稳定可靠。在LEO机器人中主要用于检测玻璃等透明障碍物，并临时把障碍物加入地图中，使工控机重新规划路径，来躲避这些障碍物。知识储备二LEO机器人硬件组成4.激光雷达G1G1雷达是深圳玩智商科技有限公司（EAI）研发的一款360度二维测距产品。本产品基于三角测距原理，并配以相关光学、电学、算法设计，实现高频高精度的距离测量，在测距的同时，机械结构360度旋转，不断获取角度信息，从而实现了360度扫描测距，输出扫描环境的点云数据。动力方面采用工业级无刷电机驱动，性能稳定。其特点为高速测距，测距频率可达9000Hz，抗环境光干扰能力强，让机器人能更快速、精确的建图。知识储备二LEO机器人硬件组成5.三相直流无刷电机无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。该电机减速比15，额定功率25W，额定电压24V，额定转速2500rpm，额定转矩0.096N.m，瞬时最大转矩0.144N.m，速度控制范围200~2500rpm，内置霍尔传感器（约600线/圈），即轮子转动一圈时，输出600个码盘数。目前已广泛应用到多种机器人关节中，在LEO机器人中主要作用是移动机器人，并返回左右轮电机的编码器值，用于计算机器人行走的距离。。知识储备二LEO机器人硬件组成6.DOBOTmagician越疆机械臂DOBOTmagician机械臂，其产品体积精巧，拥有一体化的设计，PC端控制、APP控制、手势控制、无线控制等多种操作方式随意切换，基于MagicianLite丰富的软硬件交互方式及多样化兼容拓展接口，具备3D打印、激光雕刻、写字画画等多种功能，预留13个拓展接口，支持二次开发。在LEO机器人中主要作用是抓取和放置物体。工程实践一安装LEO机器人装配步骤：1.将机械臂放置到LEO底盘上，机械臂底座侧边的卡扣朝后方，电源按钮朝前方；2.将气泵支架挂载在机械臂底座侧边的卡扣上，气泵安装在气泵支架上；3.机械臂末端吸盘摄像头模组装到机械臂上；4.气泵与机械臂的接线接在上面一排的红绿口；5.气泵管与机械臂末端的吸盘抽气口连接；6.机械臂的数据线接在左侧下方最下面的USB口；7.摄像头的数据线接在左侧下方最上面