ROS程序是如何控制伺服机的 所有答案尽在本文



商悦传媒   2019-04-21 23:43

导读: m)是开源的机器人系统平台。使用这个之后,机器人就可以看见东西、测绘、导航,或是以最新的算法作用于周...

  m)是开源的机器人系统平台。使用这个之后,机器人就可以看见东西、测绘、导航,或是以最新的算法作用于周围的环境当中。假如想要制造复杂的机器人,已经准备好的ROS程序代码就能派上用场。ROS能在最低限度下运用。这可以透过Raspberry

  做为ROS的入门篇我们来看看如何控制伺服机。伺服机的缺点是会尽快遵照指令运转,因此头部常常会突然活动,以至于失去平衡。不过使用ROS之后,就可以进行正弦曲线运动,让机器人保持稳定。由于可以在ROS当中进行这项操作,因此无须改写控制用的程序代码。另外,连接伺服机和ROS的程序代码,以及伺服机的硬件都无须变更。再者,程序代码还可以任意使用。

  ROS很适合用在Ubuntu或Debian上,无须编译。建置时要在Linux机器上执行Ubuntu,使用业余用伺服机、Arduino和普通的导线。ROS要在Ubuntu机器上启动,讯息则透过USB传送到Arduino。只要安装二进制的ROS套件,就会在主控台程序(像是gnome-terminal或konsole)追加以下指令,这样Arduino系统就能辨识ROS函式库。

  接下来要将程序代码上传到Arduino当中,执行低阶的伺服机控制,以便能从Linux机器操作。这时要以限制范围内的百分比(0.0~1.0)指定伺服机的位置。之所以使用百分比而不是写明角度,是因为Arduino的程序代码限制了正确的角度,要避免在指定角度时发生冲突。

  就如各位所见,使用ROS之后,一般的循环函数就会变得相当简单。循环函数只会订阅(subscribe)数据,任何Arduino循环都一样。设定时要将ROS初始化,将各个ROS讯息订阅者的订阅叫出来。每个订阅者会占据Arduino的RAM,数量取决于要用程序代码做什么,以6个到12个为限。

  接下来要设法透过Arduino在ROS的世界说话。最简单的方法是使用机器人启动档。虽然以下的档案内容非常简单,但是这里要追加启动档,如此一来即使是非常复杂的机器人,也能用一个指令启动。

  rostopic指令可以看出ROS讯息传送到机器人的哪个部位。看了下面的程序代码就会发现,「/head/TIlt」可以透过Arduino使用。讯息要使用「rostopic」传送。-1的选项只会发布(publish)讯息一次,通知/head/TIlt传送一个浮点数。

  这个阶段当中,能够将所有发布数值到ROS的已知方法用在控制伺服机上。假如从0改成1,伺服机就会全速运行。这本来并没有问题,但实际上我们想要逐渐加速以达到全速,然后再逐渐减速,停在目标角度上。假如伺服机骤然运转,机器人的动作就会变得僵硬,让周围的人吓一跳。

  Terry和Houndbot都是ROS机器人,以6061个铝合金零件制造而成。项目的目标是要尽量让这些机器人自主运动。

  以下的Python脚本程序会「/head/tilt/smooth」的讯息,朝「/head/tilt」发布许多讯息,好让伺服机转到目标角度之前慢慢加速,再慢慢延迟旋转。当讯息抵达「/head/tilt/smooth」时一定会呼叫「moveServo_cb」。这个回调函式会从-90到+90度之间每10度产生1个数值,追加到角度数组当中。「sin()」会取这个角度,数值从-1到+1慢慢增加。该数值加1之后,范围就会变成0到+2,再除以2之后, 0到+1的曲线数值数组就完成了。然后再看看m数组当中,每当发布讯息时,就会稍微前进一点,范围在r之内,直到1*r或是全范围为止。

  想要测试伺服机顺畅的动作,就要启动Python脚本,将讯息发布到「/head/tilt/smooth」,这样一来即可检视顺畅的动作。

  ROS当中的名称也可以重新测绘。只要将「/head/tilt/smooth」重新测绘为「/head/tilt」,程序就能向伺服机发出命令,而不会意识到正弦曲线的数值在变化。

  虽然这里只说明了简单的伺服机控制,ROS却有更多功能。假如想要知道妨碍机器人的东西是什么,不妨使用已经支持ROS的Kinect。就算导航堆栈使用这项数据测绘,也可以馈送简短的Python脚本,让伺服机动起来,命令机器人追踪附近的物体。没错,眼睛真的会追逐物体。

  Terry是室内用机器人,搭载2个Kinect。一个专门用来导航,另一个则用于深度测绘。Terry使用6个Arduinos,能够从用了ROS的网络接口或PS3遥控器直接操作。

  Houndbot是设计成要在户外使用。里头有遥控器、GPS、罗盘和ROS耳形。后续计划要搭载导航用的PS4双镜头摄影机,因为Kinect不能在阳光下使用。这台机器人重量为20公斤。还可以追加了悬吊系统,为此需要自行制造铝合金客制化零件。

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