SLAM+语音机器人DIY系列：（四）差分底盘设计——4.底盘ROS驱动开发

时间 2019-11-10

标签 slam 语音机器人 diy 系列差分底盘设计 ros 驱动开发繁體版

原文原文链接

摘要

运动底盘是移动机器人的重要组成部分，不像激光雷达、IMU、麦克风、音响、摄像头这些通用部件能够直接买到，很难买到通用的底盘。一方面是由于底盘的尺寸结构和参数是要与具体机器人匹配的；另外一方面是由于底盘包含软硬件整套解决方案，是不少机器人公司的核心技术，通常不会随便公开。出于强烈的求知欲与学习热情，我想本身DIY一整套两轮差分底盘，而且将完整的设计过程公开出去供你们学习。说干就干，本章节主要内容：html

1.stm32主控硬件设计python

2.stm32主控软件设计nginx

3.底盘通讯协议算法

4.底盘ROS驱动开发django

5.底盘PID控制参数整定编程

6.底盘里程计标ubuntu

4.底盘ROS驱动开发

对于作纯SLAM算法、机器人导航避障、或者别的须要用到移动底盘的应用，根据底盘的通讯协议，直接使用底盘ROS驱动实现跟底盘的交互。miiboo机器人底盘的ROS驱动代码组织如图36。centos

（图36）miiboo机器人底盘的ROS驱动代码组织网络

整个代码组织是一个完整的ROS功能包，功能包名为miiboo_bringup，功能包中包含两个ROS节点源码（base_controller.cpp和pid_set.cpp），不难看出这两个节点正是对底盘通讯协议中的DATA-uart2与DEBUG-uart1的具体实现。base_controller.cpp负责对底盘控制驱动的具体实现，pid_set.cpp负责对底盘调试驱动的具体实现。本节重点对这两个节点进行讲解，至于功能包名下的其余内容将放在后面的miiboo机器人SLAM导航实战中具体展开。架构

4.1.底盘控制节点

接口：

底盘控制节点对下与底盘DATA-uart2串口通讯，对上开放ROS接口为应用层提功能数据发布与订阅，便于SLAM导航等功能的开发。

（图37）底盘控制节点接口

节点实现源码解析：

底盘控制节点由base_controller.cpp实现。程序主要分为两个过程：订阅topic数据并下发给底盘、从底盘接收数据并发布到topic。

首先，程序订阅/cmd_vel做为用户的控制输入，将控制输入的速度信息转换为通讯协议中DATA-uart2规定的格式，而后经过串口下发给底盘,实现对底盘的运动控制。订阅/cmd_vel的回调函数和串口下发函数分别如图38和图39所示。

（图38）订阅/cmd_vel的回调函数

（图39）串口下发函数

而后，程序从串口获取底盘的速度反馈，并将速度反馈数据放入航迹推演算法中进行解算，获得里程计，将反馈回来的左轮速度、右轮速度值分别发布到/wheel_left_speed和/wheel_right_speed主题，将解算出来的里程计分别发布到/odom和/tf主题。因为不一样的算法对里程计的格式要求不同，因此将里程计同时发布到/odom和/tf主题，便于不一样的算法使用。从串口获取速度反馈并求解里程计和发布反馈速度与里程计到topic

分别如图40和图41所示。

（图40）从串口获取速度反馈并求解里程计

（图41）发布反馈速度与里程计到topic

基于航迹推演算法的里程计解算：

首先，咱们须要了解一下ROS下的机器人坐标系为右手坐标系，如图42，机器人底盘的正前方为x轴正方向、机器人底盘的正上方为z轴正方向、机器人底盘的正左方向为y轴正方向、机器人航向角theta坐标轴以x轴为0度角并逆时针方向增大。通常以机器人底盘上电时刻，机器人底盘的位置创建里程计坐标系，也就是说机器人底盘的起始位姿为原点O，机器人底盘在运动过程当中，经过前一时刻的位置和左、右轮位移能够推算出机器人底盘的下一时刻位姿，这就是航迹推演算法。