授課老師：連國云項(xiàng)目15：智能機(jī)器人的探路先鋒《智能機(jī)器人技術(shù)》課程任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)智能機(jī)器人在一個四周封閉的環(huán)境中，環(huán)境中有兩個圓形障礙物，智能機(jī)器人通過搭載的激光雷達(dá)對障礙物進(jìn)行探測。任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)激光雷達(dá)的安裝移動機(jī)器人在環(huán)境中獲取障礙物的具體位置、房間的內(nèi)部輪廓等信息都是非常必要的，這些信息是機(jī)器人創(chuàng)建地圖、進(jìn)行導(dǎo)航的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，激光雷達(dá)是智能機(jī)器人獲取周圍環(huán)境信息的一種十分重要的方式，也是目前智能機(jī)器人室內(nèi)環(huán)境建立地圖最為成熟的方式任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)激光雷達(dá)的安裝激光雷達(dá)是以發(fā)射激光束探測目標(biāo)的位置、速度等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)。其工作原理是向目標(biāo)發(fā)射探測信號(激光束)，然后將接收到的從目標(biāo)反射回來的信號(目標(biāo)回波)與發(fā)射信號進(jìn)行比較，作適當(dāng)處理后，可獲得目標(biāo)的有關(guān)信息，如目標(biāo)距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù)任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)激光雷達(dá)的安裝使用激光雷達(dá)，先要將激光雷達(dá)與智能機(jī)器人的主控制器或是PC端進(jìn)行連接。先將轉(zhuǎn)接板和X2接好，再將USB線接轉(zhuǎn)接板和PC的USB端口上，注意USB線的Type-C接口接USB轉(zhuǎn)接板的USB_DATA，且X2上電后進(jìn)入空閑模式，電機(jī)不轉(zhuǎn)。如果USB接口的驅(qū)動電流偏弱，X2需要接入+5V的輔助供電，否則雷達(dá)工作會出現(xiàn)異常任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)激光雷達(dá)的安裝EAI公司為YDLidarX2激光雷達(dá)提供了ROS系統(tǒng)下的驅(qū)動功能包ydlidar_ros_driver，與攝像頭驅(qū)動類似，該功能包提ROS系統(tǒng)下使用該型號激光雷達(dá)的相關(guān)操作。ydlidar_ros_driver功能包的實(shí)現(xiàn)依賴于YDLidar-SDK庫。如果ROS系統(tǒng)從未安裝過YDLidar-SDK庫，或者它已過期，則必須首先安裝YDLidar-SDK庫任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)激光雷達(dá)的安裝安裝完成之后，將激光雷達(dá)從主控制器上拔出，然后重新接入主控制器就可以使用了安裝完成激光雷達(dá)之后，可以在RVIZ中調(diào)用激光雷達(dá)首先使用launch文件運(yùn)行ydlidar_ros_driver功能包$roslaunchydlidar_ros_driverX2.launch運(yùn)行l(wèi)aunch文件，打開RVIZ查看激光雷達(dá)掃描結(jié)果$roslaunchydlidar_ros_driverlidar_view.launch任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)激光雷達(dá)的安裝運(yùn)行該launch文件可以看到的掃描數(shù)據(jù)，在該launch中默認(rèn)顯示的是360°一圈的數(shù)據(jù)，若要修改掃描顯示角度范圍，則需要修改該launch文件內(nèi)的配置參數(shù)，具體操作如下：切換到該launch文件所在的目錄下，對該launch文件進(jìn)行編輯：$

vimX2.launch任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)激光雷達(dá)的安裝X2激光雷達(dá)坐標(biāo)在ROS內(nèi)遵循右手定則，角度范圍為[-180°,180°]，“angle_min”是開始角度，“angle_max”是結(jié)束角度。具體范圍需求根據(jù)實(shí)際使用進(jìn)行修改任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)ydlidar_ros_driverEAI公司針對ydlidarX2這款激光雷達(dá)，專門開發(fā)了面向ROS系統(tǒng)的驅(qū)動功能包：ydlidar_ros_driver，該功能包在ROS系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了對該激光雷達(dá)的運(yùn)行控制、數(shù)據(jù)獲取、外部通信等功能。ydlidar_ros_driver功能包主要是通過相關(guān)topic、service、parameter實(shí)現(xiàn)這些功能的任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)ydlidar_ros_driverydlidar_ros_driver功能包發(fā)布的

topictopic名msgs類型功能scansensor_msgs/LaserScan發(fā)布激光雷達(dá)數(shù)據(jù)point_cloudsensor_msgs/PointCloud發(fā)布激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)目前ROS系統(tǒng)中的導(dǎo)航功能包集只接受使用sensor_msgs/LaserScan或sensor_msgs/PointCloud消息類型發(fā)布的傳感器數(shù)據(jù)任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)ydlidar_ros_driversensor_msgs/LaserScan和sensor_msgs/PointCloud主要包括tf幀和與時間相關(guān)的信息。為了標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)送這些信息，這些消息均包含Header。Header中的字段seq對應(yīng)一個標(biāo)識符，隨著消息被發(fā)布，它會自動增加。字段stamp存儲與數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的時間信息。字段frame_id存儲與數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的tf幀信息。任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)ydlidar_ros_driver(a)

sensor_msgs/LaserScan消息(b)

sensor_msgs/PointCloud消息任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)ydlidar_ros_driverydlidar_ros_driver功能包發(fā)布的

serviceservice名srv類型功能stop_scanstd_srvs/Empty停止旋轉(zhuǎn)電機(jī)start_scanstd_srvs/Empty開始旋轉(zhuǎn)電機(jī)任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)ydlidar_ros_driverydlidar_ros_driver功能包中的parameterparameter名數(shù)據(jù)類型功能描述portstring設(shè)置激光雷達(dá)的串口地址可設(shè)置為/dev/ttyUSB0,192.168.1.11,etc.默認(rèn)值:/dev/ydlidarframe_idstring激光雷達(dá)TF坐標(biāo)系名默認(rèn)值:laser_frame任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)ydlidar_ros_driver功能包中的parameterparameter名數(shù)據(jù)類型功能描述ignore_arraystring激光雷達(dá)濾波角度范圍示例：-90，-80，30，40baudrateint激光雷達(dá)波特率默認(rèn)值:230400lidar_typeint設(shè)置激光雷達(dá)類型0–TOF測距型1–三角測距型2–TOF網(wǎng)絡(luò)型默認(rèn)值:1任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)ydlidar_ros_driver功能包中的parameterparameter名數(shù)據(jù)類型功能描述device_typeint設(shè)置設(shè)備類型0–YDLIDAR串口通信型1--YDLIDARTCP通信型2--YDLIDARUDP通信型默認(rèn)值0sample_rateint設(shè)置激光雷達(dá)采樣率默認(rèn)值:1abnormal_check_countint設(shè)置異常數(shù)據(jù)允許范圍默認(rèn)值:4任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)ydlidar_ros_driver功能包中的parameterparameter名數(shù)據(jù)類型功能描述angle_minfloat最小有效角度默認(rèn)值：-180°angle_maxfloat最大有效角度默認(rèn)值：180°range_minfloat最小有效范圍默認(rèn)值：0.1range_maxfloat最大有效范圍默認(rèn)值：16.0任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)ydlidar_ros_driver功能包中的parameterparameter名數(shù)據(jù)類型功能描述frequencyfloat設(shè)置掃描頻率默認(rèn)值：16.0invalid_range_is_infbool當(dāng)為無效范圍時，是否取無窮大true–取inf.false–取0.0.default:false任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)(1)在PC中創(chuàng)建transbot_find_obj功能包$cd~/catkin_ws/src$catkin_create_pkgtransbot_find_objrospystd_msgsLaserScan(2)在PC端建立scripts目錄，編譯工作空間$cdtransbot_find_obj$mkdirscripts$cd~/catkin_ws$catkin_make&&source./devel/setup.bash任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)(3)在PC端根據(jù)任務(wù)要求和ydlidar_ros_driver功能包的調(diào)用，編寫相應(yīng)的代碼：在/catkin_ws/src/transbot_find_obj/scripts文件夾下編寫find_obj.py代碼在PC端啟動一個新終端，并輸入以下命令$geditfind_obj.py(4)在PC端啟動master節(jié)點(diǎn)輸入以下命令，啟動ROS系統(tǒng)的master節(jié)點(diǎn)$roscore任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)(5)在PC端登錄到智能機(jī)器人機(jī)載主控制器。通過SSH遠(yuǎn)程登錄到智能機(jī)載主控器，這里需要輸入機(jī)載主控器在局域網(wǎng)中的用戶名和IP地址，默認(rèn)用戶名為：transbot，IP:92.168.1.100，然后根據(jù)提示輸入密碼，默認(rèn)為vkrobot，當(dāng)成功登錄到機(jī)載主控器時，命令窗口輸入欄的抬頭會標(biāo)稱transbot輸入的命令：$sshtransbot@192.168.1.100任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)(6)在智能機(jī)器人端啟動智能機(jī)器人節(jié)點(diǎn)，并將智能機(jī)器人放入實(shí)驗(yàn)場景中使用無線鍵盤連接到智能機(jī)器人的主控制器，在智能機(jī)器人主控制器端啟動一個新終端，并輸入以下命令$roslaunchtransbot_bringuptransbot_robot.launch(7)在PC端對智能機(jī)器人相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并啟動robot_state_publisher節(jié)點(diǎn)在PC端打開一個新的終端窗口，然后輸入以下命令$roslaunchtransbot_bringuptransbot_remote.launch任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)(8)在PC端啟動RVIZ仿真環(huán)境在PC端打開一個新的終端窗口，然后輸入以下命令$rosrunrvizrviz-d`rospackfindtransbot_description`/rviz/model.rviz(9)在PC端啟動激光雷達(dá)檢測節(jié)點(diǎn)，控制智能機(jī)器人在測試場景中移動，通過RVIZ觀察智能機(jī)器人激光雷達(dá)獲得的實(shí)時探測結(jié)果在PC