# Autolabor ROS 驱动模块 ## 1. 介绍 Autolabor ROS驱动模块包含**CANBus驱动**和**Autolabor CAN系列(PM1/M2) 底盘驱动**，其主要功能包括与Autolabor_CANbus模块通信，并通过线速度和角速度控制Autolabor Can系列底盘行驶。 #### 特性 - 可直接获取CANBus网络内数据，并通过CAN指令控制车辆 - 获取动力轮编码器原始数值 - 获取转向轮编码器原始数值 - 分别控制动力轮的转速 - 控制转向轮的绝对转向角度 - 可通过线速度与角速度控制移动底盘，无需单独控制后轮转向 - 提供实时机器人底盘位置信息，方便闭环控制 - 双动力轮电子差速控制，保证机器人在行驶过程中始终满足阿克曼原理 - 根据后轮转向优化车辆运动速度，在保证车辆在行驶精度前提下，确保车辆行驶的流畅性 ## 2. 节点 大多数情况下，不需要修改驱动参数，只配置底盘所链接的串口即可，可直接按照 章节 3 ROS 使用说明即可 ### 2.1 canbus_driver 该节点提供与底层AutoCan的通讯，将CAN网络中的数据进行解析并发布至canbus_msg话题中，并开启canbus_server服务，提供其他节点调用，用以发送CAN指令到CAN网络中。 该节点的结构如图所示：
#### 2.1.1 订阅话题 无 #### 2.1.2 发布话题 /canbus_msg ([autolabor_canbus_driver/CanBusMessage](doc/CanBusMessage)) ~~~ 将底层CAN网络中的数据发布在ROS话题中，提供其他节点读取 ~~~ #### 2.1.3 服务 /canbus_server ([autolabor_canbus_driver/CanBusService](doc/CanBusService)) ~~~ 提供其他节点调用，用于往底层CAN网络中发布指令 ~~~ #### 2.1.4 参数 ~port_name (str, default: /dev/ttyUSB0) ~~~ CANBus串口端口名 ~~~ ~baud_rate (int, default: 115200) ~~~ CANBus串口波特率 ~~~ ~parse_rate (int, default: 100) ~~~ 数据解析器从串口获取新数据的频率 ~~~ ### 2.2 M2底盘驱动 此节点主要用于接收用户发送的速度信息，控制转向轮转动，并根据后轮当前角度结合阿克曼模型优化求解动力轮的转动速度，控制移动底盘进行移动，同时根据动力轮编码器的反馈，输出轮速里程计信息。 该节点结构如下：
#### 2.2.1 订阅话题 /cmd_vel ([geometry_msgs/Twist](http://docs.ros.org/api/geometry_msgs/html/msg/Twist.html)) ``` 外部节点发送的速度信息 ``` /canbus_msg ([autolabor_canbus_driver/CanBusMessage](doc/CanBusMessage)) ``` 由canbus_driver发送的底层CANBus消息，其中包含转向轮当前绝对编码器以及动力轮的编码器信息 ``` #### 2.2.2 发布话题 /odom ([nav_msgs/Odometry](http://docs.ros.org/api/nav_msgs/html/msg/Odometry.html)) ``` 根据动力轮以及转向轮的编码器信息，依据车辆运动模型，计算出的轮速里程计信息 ``` /wheel_angle ([std_msgs/Float64](http://docs.ros.org/api/std_msgs/html/msg/Float64.html)) ``` 转向轮实时绝对转角，单位rad ``` #### 2.2.3 服务 /reset_odom ([std_srvs::Empty](http://docs.ros.org/api/std_srvs/html/srv/Empty.html)) ~~~ 里程计清零，将里程计的原点放置在执行指令的位置 ~~~ #### 2.2.4 参数 ~odom_frame (str, default: odom) ``` 里程计坐标系名称 ``` ~base_frame (str, default: base_link) ``` 移动底盘坐标系名称 ``` ~ecu_left_id (int, default: 0) ``` 左侧动力单元的CAN节点编号（出厂已设置好，无需修改） ``` ~ecu_right_id (int, default: 1) ``` 右侧动力单元的CAN节点编号（出厂已设置好，无需修改） ``` ~tcu_id (int, default: 0) ``` 转向单元的CAN节点编号（出厂已设置好，无需修改） ``` ~rate (int, default: 10) ``` 速度控制以及里程计更新频率，单位 Hz ``` ~reduction_ratio (double, default: 20.0) ``` 动力单元编码器与车轮转速比例(和机械结构相关，无需修改) ``` ~encoder_resolution (double, default: 1600.0) ``` 动力单元编码器转动一圈产生的脉冲数(与编码器参数相关，无需修改) ``` ~wheel_diameter (double, default: 0.211) ``` 动力轮车轮直径，单位 m ``` ~wheel_spacing (double, default: 0.412) ``` 动力轮轮间距(两个动力轮中心之间的距离)，单位 m ``` ~shaft_spacing (double, default: 0.324) ``` 前后轮轴间距(转向轮中心到动力轮连线的距离)，单位 m ``` ~max_speed (double, default: 2.0) ``` 机器人底盘直线行驶最大速度，单位 m/s ``` ~twist_timeout (double, default: 1.0) ``` 速度控制超时时间，底盘的保护策略，最近一次的速度控制信息距当前时间超过这个时间，则强制移动底盘停止，单位 s ``` ~optimize_limit (double, default: 0.785) ``` 底盘行驶控制优化参数，用于设置底盘控制流畅程度，可设置范围为[0,PI/2]，值越小表示执行越精确，但行驶流畅程度越低;值越大表示执行流畅程度越高，但精确度越低（如果没有特殊需求，一般保持默认值） ``` ~smooth_coefficient (double, default: 0.1) ``` 底盘行驶控制平滑参数，用于设置底盘速度变化平滑程度，可设置范围为(0,1]，其中值越小表示速度变化越平缓；反之速度变化越剧烈。值为1时，表示对速度信息不进行平滑处理 ``` ~publish_tf (bool, default: true) ``` 设置是否发布odom->base_link的TF转换 ``` #### 2.2.5 TF转换信息 odom -> base_link ``` 提供车体坐标系与里程计坐标系间转换关系 ``` ## 3 ROS使用说明 ### 3.1 底盘连接 将PM1的串口线插入笔记本电脑或工控机，打开底盘电源和急停开关 打开Terminal输入 ``` ll /dev/ttyUSB* ``` 查看是否有设备列表，如果没有设备，请检查底盘与电脑的连接情况，如果设备多于一个，请通过拔插其他传感器设备，确定底盘的对应的设备节点名，假设节点名为 /dev/ttyUSB0。 ### 3.2 源码编译与执行 获取源码 联系商务人员获得底盘源代码 安装编译工具 ``` sudo apt-get install python3-catkin-tools ``` 引入ROS环境变量 ``` source /opt/ros/noetic/setup.bash ``` 将源代码复制到工作空间 src 目录下 包含两个目录 autolabor_m2_ros_driver autolabor_keyboard_control 进入工作空间源代码目录 修改 launch 文件(autolabor_canbus_driver/launch/m2keyboard.launch )中的底盘串口地址 将 port_name 项的值，修改为您的底盘串口地址。 可通过 ls /dev/ttyUSB* 查找。 建议您设定 udev 规则，将其设定成固定名字，以防止串口地址变化 关于串口 udev 规则的修改，可参考 http://www.autolabor.com.cn/usedoc/navigationKit2/common/q_a/doc1#1 章节 7. （接上问）“ 我就想换台计算机，然后把设备用起来，那我该怎么办？” 确保您的串口已经增加了当前用户的操作权限，可通过以下命令实现。 ``` sudo chmod 666 /dev/ttyUSB0 ``` ``` ``` cd ~/catkin_ws/src 编译源代码 ``` catkin build ``` 引入环境变量 ``` source ~/catkin_ws/devel/setup.bash ``` 启动底盘键盘控制 注意需要在桌面环境下的控制台运行，远程 SSH 没有桌面环境会因无法找到 X11Server 报错 ``` roslaunch autolabor_canbus_driver m2keyboard.launch ```