博客

ROS与底盘的通信协议：

ROS平台与小车底盘通信一般是通过串口

写入串口的内容是 左右轮的速度

从串口中读取到的是小车x,y坐标，方向角，角速度

ROS平台串口处理程序：

主要是写在base_controller.cpp中，ROS向串口发送速度

实现键盘控制小车运动

1、先学习一下这个控制原理

• 按下键盘，teleop_twist_keyboard 包会发布 /cmd_vel 主题发布速度
• 我们在 base_controller 节点订阅/cmd_vel话题，接收速度数据，转换成与底盘通信的格式，写入串口
• 我们在 base_controller 节点读取底盘向串口发送来的里程计数据，进行处理，然后再发布出去，同时更新tf
• 小车底盘接收到串口发送来的速度后，控制电机运转，实现键盘控制小车移动

2、具体操作过程参考https://www.ncnynl.com/archives/201703/1418.html

3、小车控制思想

 编码器:

编码器只会告诉你改如何定位，要如何执行，是需要靠PLC之类控制器或者步进电机来实现定位的，编码器好比人的眼睛，知道电机轴或者负载处于当前某个位置，工业上用的一般是光电类型编码器，下边简单说明一下……

这样只要有仪器能读到脉冲个数，就可以知道码盘对应在什么位置了，如果把编码器安装到电机的轴上，电机轴和码盘是刚性连接，两者的位置关系会一一对应，通过读编码器脉冲，就可以知道电机的轴位置。

读取编码器的计数脉冲转成ROS的odom:

移动机器人编码器，安装在左右轮上，机器人地底盘的坐标系为base_link坐标系，里程计坐标系为odom。

文件riki_base.cpp

发布odom主题

#include <ros/ros.h>
#include <nav_msgs/Odometry.h>
#include <tf/transform_broadcaster.h>
#include <riki_base.h>

RikiBase::RikiBase():
    linear_velocity_x_(0),
    linear_velocity_y_(0),
    angular_velocity_z_(0),
    last_vel_time_(0),
    vel_dt_(0),
    x_pos_(0),
    y_pos_(0),
    heading_(0)
{
    ros::NodeHandle nh_private("~");
    odom_publisher_ = nh_.advertise<nav_msgs::Odometry>("raw_odom", 50);
    velocity_subscriber_ = nh_.subscribe("raw_vel", 20, &RikiBase::velCallback, this);

    nh_private.getParam("linear_scale", linear_scale_);
    //ROS_INFO("linear_scale_: %f", linear_scale_);
    //velocity 速度  Odometry 里程表
}

void RikiBase::velCallback(const riki_msgs::Velocities& vel)
{
    ros::Time current_time = ros::Time::now();

    linear_velocity_x_ = vel.linear_x * linear_scale_;
    linear_velocity_y_ = vel.linear_y * linear_scale_;
    angular_velocity_z_ = vel.angular_z;

    vel_dt_ = (current_time - last_vel_time_).toSec();
    last_vel_time_ = current_time;

    double delta_heading = angular_velocity_z_ * vel_dt_ ; //radians
    double delta_x = (linear_velocity_x_ * cos(heading_) - linear_velocity_y_ * sin(heading_)) * vel_dt_ ; //m
    double delta_y = (linear_velocity_x_ * sin(heading_) + linear_velocity_y_ * cos(heading_)) * vel_dt_ ; //m

    //calculate current position of the robot
    x_pos_ += delta_x;
    y_pos_ += delta_y;
    heading_ += delta_heading;

    //calculate robot's heading in quaternion angle
    //ROS has a function to calculate yaw in quaternion angle
    geometry_msgs::Quaternion odom_quat = tf::createQuaternionMsgFromYaw(heading_);

    geometry_msgs::TransformStamped odom_trans; //创建一个tf发布需要使用的TransformStamped类型消息
    odom_trans.header.frame_id = "odom";
    odom_trans.child_frame_id = "base_footprint";
    //robot's position in x,y, and z
    odom_trans.transform.translation.x = x_pos_;
    odom_trans.transform.translation.y = y_pos_;
    odom_trans.transform.translation.z = 0.0;
    //robot's heading in quaternion
    odom_trans.transform.rotation = odom_quat;
    odom_trans.header.stamp = current_time;
    //publish robot's tf using odom_trans object
    // odom_broadcaster_.sendTransform(odom_trans);
    
    //创建里程计对象
    nav_msgs::Odometry odom;
    odom.header.stamp = current_time;
    odom.header.frame_id = "odom";
    odom.child_frame_id = "base_footprint";

    //robot's position in x,y, and z
    odom.pose.pose.position.x = x_pos_;
    odom.pose.pose.position.y = y_pos_;
    odom.pose.pose.position.z = 0.0;
    //robot's heading in quaternion
    odom.pose.pose.orientation = odom_quat;
    odom.pose.covariance[0] = 0.001;
    odom.pose.covariance[7] = 0.001;
    odom.pose.covariance[35] = 0.001;

    //linear speed from encoders
    odom.twist.twist.linear.x = linear_velocity_x_;
    odom.twist.twist.linear.y = linear_velocity_y_;
    odom.twist.twist.linear.z = 0.0;

    odom.twist.twist.angular.x = 0.0;
    odom.twist.twist.angular.y = 0.0;
    //angular speed from encoders
    odom.twist.twist.angular.z = angular_velocity_z_;
    odom.twist.covariance[0] = 0.0001;
    odom.twist.covariance[7] = 0.0001;
    odom.twist.covariance[35] = 0.0001;

    odom_publisher_.publish(odom);
}

 bring.launch文件

校准过程：参考文章

先校准imu，线速度、角速度

Rikirobot的线速度是通过电机转动+编码器计数+PID速度调节反馈，来完成线速度的计算

######################################分割线#######################################

base_controller节点将接收到的cmd_vel速度信息转换为自定义的结构体或union类型的数据（自定义的数据类型中可以包含校验码等其它信息），并通过串口发送控制速度信息（speed_buf）或读取机器人传回的速度信息 (speed_buf_rev)。base_controller节点正确读取到底层（比如嵌入式控制板）传回的速度后进行积分，计算出机器人的估计位置和姿态，并将里程计信息和tf变换发布出去。