This repository has been archived on 2024-06-28. You can view files and clone it, but cannot push or open issues/pull-requests.
Autolabor_m2/car/ChassisM2.md

332 lines
8.0 KiB
Markdown
Raw Blame History

This file contains ambiguous Unicode characters!

This file contains ambiguous Unicode characters that may be confused with others in your current locale. If your use case is intentional and legitimate, you can safely ignore this warning. Use the Escape button to highlight these characters.

# 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:
<div align=left>
<img src="img/canbus_driver.png" width = 70% height = 70% />
</div>
#### 2.1.1 订阅话题
#### 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:
<div align=left>
<img src="img/pm1_driver.png" width = 70% height = 70% />
</div>
#### 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
```
```
<launch>
<node name="canbus_driver" pkg="autolabor_canbus_driver" type="canbus_driver" output="screen">
<param name="port_name" value="/dev/ttyUSB0" />
</node>
<node name="m2_driver" pkg="autolabor_canbus_driver" type="m2_driver" output="screen" />
<node name="keyboard_control" pkg="autolabor_keyboard_control" type="keyboard_control_node" output="screen">
<param name="linear_min" value="0.2" />
<param name="linear_max" value="0.75" />
<param name="linear_step" value="0.1" />
<param name="angular_min" value="0.314" />
<param name="angular_max" value="1.57" />
<param name="angular_step" value="0.314" />
</node>
</launch>
```
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
```