SLAM+語音機器人DIY系列：（四）差分底盤設計——4.底盤ROS驅動開發

時間 2020-05-09

標籤 slam 語音機器人 diy 系列差分底盤設計 ros 驅動開發简体版

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摘要

運動底盤是移動機器人的重要組成部分，不像激光雷達、IMU、麥克風、音響、攝像頭這些通用部件能夠直接買到，很難買到通用的底盤。一方面是由於底盤的尺寸結構和參數是要與具體機器人匹配的；另外一方面是由於底盤包含軟硬件整套解決方案，是不少機器人公司的核心技術，通常不會隨便公開。出於強烈的求知慾與學習熱情，我想本身DIY一整套兩輪差分底盤，而且將完整的設計過程公開出去供你們學習。說幹就幹，本章節主要內容：html

1.stm32主控硬件設計python

2.stm32主控軟件設計nginx

3.底盤通訊協議算法

4.底盤ROS驅動開發django

5.底盤PID控制參數整定編程

6.底盤裏程計標ubuntu

4.底盤ROS驅動開發

對於作純SLAM算法、機器人導航避障、或者別的須要用到移動底盤的應用，根據底盤的通訊協議，直接使用底盤ROS驅動實現跟底盤的交互。miiboo機器人底盤的ROS驅動代碼組織如圖36。centos

（圖36）miiboo機器人底盤的ROS驅動代碼組織網絡

整個代碼組織是一個完整的ROS功能包，功能包名爲miiboo_bringup，功能包中包含兩個ROS節點源碼（base_controller.cpp和pid_set.cpp），不難看出這兩個節點正是對底盤通訊協議中的DATA-uart2與DEBUG-uart1的具體實現。base_controller.cpp負責對底盤控制驅動的具體實現，pid_set.cpp負責對底盤調試驅動的具體實現。本節重點對這兩個節點進行講解，至於功能包名下的其餘內容將放在後面的miiboo機器人SLAM導航實戰中具體展開。架構

4.1.底盤控制節點

接口：

底盤控制節點對下與底盤DATA-uart2串口通訊，對上開放ROS接口爲應用層提功能數據發佈與訂閱，便於SLAM導航等功能的開發。

（圖37）底盤控制節點接口

節點實現源碼解析：

底盤控制節點由base_controller.cpp實現。程序主要分爲兩個過程：訂閱topic數據並下發給底盤、從底盤接收數據併發布到topic。

首先，程序訂閱/cmd_vel做爲用戶的控制輸入，將控制輸入的速度信息轉換爲通訊協議中DATA-uart2規定的格式，而後經過串口下發給底盤,實現對底盤的運動控制。訂閱/cmd_vel的回調函數和串口下發函數分別如圖38和圖39所示。

（圖38）訂閱/cmd_vel的回調函數

（圖39）串口下發函數

而後，程序從串口獲取底盤的速度反饋，並將速度反饋數據放入航跡推演算法中進行解算，獲得里程計，將反饋回來的左輪速度、右輪速度值分別發佈到/wheel_left_speed和/wheel_right_speed主題，將解算出來的里程計分別發佈到/odom和/tf主題。因爲不一樣的算法對里程計的格式要求不同，因此將里程計同時發佈到/odom和/tf主題，便於不一樣的算法使用。從串口獲取速度反饋並求解里程計和發佈反饋速度與里程計到topic

分別如圖40和圖41所示。

（圖40）從串口獲取速度反饋並求解里程計

（圖41）發佈反饋速度與里程計到topic

基於航跡推演算法的里程計解算：

首先，咱們須要瞭解一下ROS下的機器人座標系爲右手座標系，如圖42，機器人底盤的正前方爲x軸正方向、機器人底盤的正上方爲z軸正方向、機器人底盤的正左方向爲y軸正方向、機器人航向角theta座標軸以x軸爲0度角並逆時針方向增大。通常以機器人底盤上電時刻，機器人底盤的位置創建里程計座標系，也就是說機器人底盤的起始位姿爲原點O，機器人底盤在運動過程當中，經過前一時刻的位置和左、右輪位移能夠推算出機器人底盤的下一時刻位姿，這就是航跡推演算法。