第5章ROS常用組件工具目錄contentsTF坐標(biāo)變換Gazebo工具RViz工具rosbag錄制和回放數(shù)據(jù)rqt工具rosbridgeTF坐標(biāo)變換01CATALOGUETF坐標(biāo)標(biāo)變換TF坐標(biāo)標(biāo)變換TF功能包能干什么？1）五秒鐘之前，機(jī)器人頭部坐標(biāo)系相對(duì)于全局坐標(biāo)系的關(guān)系是什么樣的？2）機(jī)器人夾取的物體相對(duì)于機(jī)器人中心坐標(biāo)系的位置在哪里？3）機(jī)器人中心坐標(biāo)系相對(duì)于全局坐標(biāo)系的位置在哪里？TF坐標(biāo)變換如何實(shí)現(xiàn)？1）廣播TF變換2）監(jiān)聽(tīng)TF變換TF坐標(biāo)標(biāo)變換機(jī)器人機(jī)器人的本體坐標(biāo)系與雷達(dá)坐標(biāo)系坐標(biāo)系之間的數(shù)據(jù)變換TF坐標(biāo)標(biāo)變換—靜態(tài)坐標(biāo)變換

當(dāng)坐標(biāo)系之間的相對(duì)位置固定時(shí)，那么所需參數(shù)也是固定的:父系坐標(biāo)名稱(chēng)、子級(jí)坐標(biāo)系名稱(chēng)、x偏移量、y偏移量、z偏移量、x翻滾角度、y俯仰角度、z偏航角度，實(shí)現(xiàn)邏輯相同，參數(shù)不同，ROS系統(tǒng)已經(jīng)封裝好了專(zhuān)門(mén)的節(jié)點(diǎn)，使用方式如下：rosruntf2_rosstatic_transform_publisherx偏移量y偏移量z偏移量z偏航角度y俯仰角度x翻滾角度

父級(jí)坐標(biāo)系

子級(jí)坐標(biāo)系示例：rosruntf2_rosstatic_transform_publisher0.200.5000/baselink/laserTF坐標(biāo)標(biāo)變換—?jiǎng)討B(tài)坐標(biāo)變換

動(dòng)態(tài)坐標(biāo)變換，是指兩個(gè)坐標(biāo)系之間的相對(duì)位置是變化的。下面以小海龜跟隨實(shí)驗(yàn)案例來(lái)演示動(dòng)態(tài)坐標(biāo)變換過(guò)程。如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)tf廣播器1）定義TF廣播器(TransformBroadcaster)2）創(chuàng)建坐標(biāo)變換值3）發(fā)布坐標(biāo)變換(sendTransform)turtle_tf_broadcaster.cppTF坐標(biāo)標(biāo)變換—?jiǎng)討B(tài)坐標(biāo)變換如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)TF監(jiān)聽(tīng)器1）定義TF監(jiān)聽(tīng)器；(TransformListener)2）查找坐標(biāo)變換；(waitForTransform、lookupTransform)turtle_tf_listener.cppTF坐標(biāo)標(biāo)變換—?jiǎng)討B(tài)坐標(biāo)變換如何配置CMakeLists.txt中的編譯規(guī)則1）設(shè)置需要編譯的代碼和生成的可執(zhí)行文件；2）設(shè)置鏈接庫(kù)。add_executable(turtle_tf_broadcastersrc/turtle_tf_broadcaster.cpp)target_link_libraries(turtle_tf_broadcaster${catkin_LIBRARIES})add_executable(turtle_tf_listenersrc/turtle_tf_listener.cpp)target_link_libraries(turtle_tf_listener${catkin_LIBRARIES})CMakeLists.txt文件TF坐標(biāo)標(biāo)變換—?jiǎng)討B(tài)坐標(biāo)變換

使用命令行或launch文件的方式分別啟動(dòng)產(chǎn)生小海龜?shù)墓?jié)點(diǎn)、鍵盤(pán)控制節(jié)點(diǎn)、發(fā)布節(jié)點(diǎn)與訂閱節(jié)點(diǎn)，該launch文件的內(nèi)容如下所示。Gazebo工具02CATALOGUEGazebo仿真工具Gazebo是一個(gè)三維動(dòng)態(tài)物理仿真器，能準(zhǔn)確高效地仿真在復(fù)雜的室內(nèi)外環(huán)境下機(jī)器人群體。與游戲引擎類(lèi)似，Gazebo能對(duì)一整套傳感器進(jìn)行高度逼真的物理仿真、為程序和用戶(hù)提供交互接口，其典型應(yīng)用場(chǎng)景包括：1）測(cè)試機(jī)器人算法2）機(jī)器人的設(shè)計(jì)3）現(xiàn)實(shí)情景下的回溯測(cè)試Gazebo操作方法功能具體操作方法平移鼠標(biāo)左鍵旋轉(zhuǎn)鼠標(biāo)滾輪中鍵縮放鼠標(biāo)滾輪添加模型左側(cè)控制面板的“insert”，可以直接拖入模擬空間，也可以按需自制模型導(dǎo)入Gazebo仿真工具0:3D視圖區(qū)1:工具欄2:模型列表3:模型屬性項(xiàng)4:時(shí)間顯示區(qū)建議：為保證模型順利加載，請(qǐng)?zhí)崆皩⒛Ｐ臀募?kù)下載并放置到~/.gazebo/models下/osrf/gazebomodels/downloads/RViz工具03CATALOGUERViz工具Rviz是一款三維可視化工具，可以很好的兼容基于ROS軟件框架的機(jī)器人平臺(tái)。1）在rviz中，可以使用可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言XML對(duì)機(jī)器人、周?chē)矬w等任何實(shí)物進(jìn)行尺寸、質(zhì)量、位置、材質(zhì)、關(guān)節(jié)等屬性的描述，并且在界面中呈現(xiàn)出來(lái)。2）同時(shí)，rviz還可以通過(guò)圖形化的方式，實(shí)時(shí)顯示機(jī)器人傳感器的信息、機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、周?chē)h(huán)境的變化等信息。3）總而言之，rviz通過(guò)機(jī)器人模型參數(shù)、機(jī)器人發(fā)布的傳感信息等數(shù)據(jù)，為用戶(hù)進(jìn)行所有可監(jiān)測(cè)信息的圖形化顯示。用戶(hù)和開(kāi)發(fā)者也可以在rviz的控制界面下，通過(guò)按鈕、滑動(dòng)條、數(shù)值等方式，控制機(jī)器人的行為。RViz工具0:3D視圖區(qū)1:工具欄2:顯示項(xiàng)列表3:視角設(shè)置區(qū)4:時(shí)間顯示區(qū)RViz操作方法功能具體操作方法平移鼠標(biāo)滾輪中鍵旋轉(zhuǎn)鼠標(biāo)左鍵縮放鼠標(biāo)滾輪添加插件左側(cè)控制面板下方的“Add”功能鍵rosbag錄制與回放數(shù)據(jù)04CATALOGUErogbag工具

rosbag是一個(gè)用于記錄和回放ROS主題的工具。它可以幫助用戶(hù)收集ROS系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的消息數(shù)據(jù)，可以在離線狀態(tài)下回放。rosbag本質(zhì)也是ROS的節(jié)點(diǎn)，當(dāng)錄制時(shí)，rosbag是一個(gè)訂閱節(jié)點(diǎn)，可以訂閱話(huà)題消息并將訂閱到的數(shù)據(jù)寫(xiě)入磁盤(pán)文件；當(dāng)重放時(shí)，rosbag是一個(gè)發(fā)布節(jié)點(diǎn)，可以讀取磁盤(pán)文件，發(fā)布文件中的話(huà)題消息。rosbag指令命令功能check確定一個(gè)包是否可以在當(dāng)前系統(tǒng)中進(jìn)行，或者是否可以遷移decompress壓縮一個(gè)或多個(gè)包文件filter解壓一個(gè)或多個(gè)包文件fix在包文件中修復(fù)消息，以便在當(dāng)前系統(tǒng)中播放help獲取相關(guān)命令指示幫助信息info查看一個(gè)或多個(gè)包文件的內(nèi)容play以一種時(shí)間同步的方式回放一個(gè)或多個(gè)包文件的內(nèi)容record用指定主題的內(nèi)容記錄一個(gè)包文件reindex重新索引一個(gè)或多個(gè)包文件rogbag工具-錄制和回放使用rosbag錄制這些話(huà)題的消息，并且打包成一個(gè)文件放置到指定文件夾中。mkdir~/catkin_ws/bagfilescd~/catkin_ws/bagfiles/rosbagrecord-a在bag文件所在的目錄打開(kāi)終端并執(zhí)行以下命令：rosbaginfo<yourbagfile><yourbagfile>用上一步生成的bag文件名替代。下一步是回放bag文件以再現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程。在終端中bag文件所在目錄下運(yùn)行以下命令：rosbagplay<yourbagfile><yourbagfile>用上一步生成的bag文件名替代。rqt工具05CATALOGUErqt工具箱rqt是一個(gè)基于qt開(kāi)發(fā)的可視化工具，具有擴(kuò)展性好、靈活易用、跨平臺(tái)等特點(diǎn)，主要作用和RViz一樣，都是可視化工具。rqt的啟動(dòng)方式有兩種方式：直接在終端中輸入rqt或者rosrunrqt_guirqt_gui。rqt工具箱rqt相關(guān)命令rosbridge06CATALOGUErosbridgerosbridge（rosbridge_suite）是ros官方為開(kāi)發(fā)者提供的一個(gè)用于ros系統(tǒng)和其他系統(tǒng)進(jìn)行交互通信的功能包，起到一個(gè)“橋梁”作用。rosbridge主要包含兩個(gè)部分，RosbridgeProtocol（協(xié)議）和RosbridgeImplementation（實(shí)現(xiàn)）。Implementation部分是rosbridge的具體實(shí)現(xiàn)，包含rosapi，rosbridge_library，rosbridge_server等功能包。rosbridge_server是負(fù)責(zé)通信的傳輸層，包括websocket，tcp，udp等幾種格式。Rosbridge_server提供了一個(gè)WebSocket連接，所有瀏覽器都可以與ROS“交談”。

ROS默認(rèn)安裝沒(méi)有包含rosbridge，需要執(zhí)行下面命令來(lái)安裝它：sudoapt-getinstallros-noetic-rosbridge-suiterosbridge

啟動(dòng)rosbridgeserver

利用firefox瀏覽器打開(kāi)WebControlforTurtle.html文件roslaunchrosbridge_serverrosbridge_websocket.launch以下哪個(gè)指令不屬于rosbag中的指令（

）rqt_consolerqt_imagerqt_graphrqt_plotABCD提交單選題1分以下哪個(gè)指令不屬于rqt工具箱中的指令（

）recordfiltplayinfoABCD提交單選題1分課程作業(yè)

下載gazebo離線模型庫(kù)，并放置在指定位置，成功運(yùn)行g(shù)azebo后，在界面中添加模型進(jìn)行測(cè)試。THANKS感謝觀看第6章智能機(jī)器人仿真設(shè)計(jì)目錄contentsURDF介紹URDF建模案例傳感器模型Arbotix插件創(chuàng)建Gazebo仿真環(huán)境仿真綜合應(yīng)用URDF介紹01CATALOGUEURDF建模方法什么是URDF?1）UnifiedRobotDescriptionFormat，統(tǒng)一機(jī)器人描述格式；2）ROS中一個(gè)非常重要的機(jī)器人模型描述格式；3）可以解析URDF文件中使用XML格式描述的機(jī)器人模型；4）包含link和joint自身及相關(guān)屬性的描述信息；URDF建模方法<link>1）描述機(jī)器人某個(gè)剛體部分的外觀和物理屬性；2）描述連桿尺寸(size)、顏色(color),形狀(shape),慣性矩陣(inertialmatrix),碰撞參數(shù)(collisionproperties)等；3）每個(gè)Link會(huì)成為一個(gè)坐標(biāo)系。URDF建模方法<joint>1）描述兩個(gè)link之間的關(guān)系，分為六種類(lèi)型；2）包括關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的位置和速度限制；3）描述機(jī)器人關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)屬性。URDF建模方法<robot>1）完整機(jī)器人模型的最頂層標(biāo)簽2）<link>和<joint>標(biāo)簽都必須包含在<robot>標(biāo)簽內(nèi)3）一個(gè)完整的機(jī)器人模型，由一系列<link>和<joint>組成URDF建模案例02CATALOGUE

采用URDF創(chuàng)建一個(gè)三輪矩形狀機(jī)器人模型，機(jī)器人參數(shù)如下，底盤(pán)為長(zhǎng)方體狀，長(zhǎng)270mm，寬130mm，高5mm，由兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪（包含電機(jī)和車(chē)輪）和一個(gè)全向支撐輪組成，電機(jī)半徑為16mm，長(zhǎng)度為50mm，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪半徑為32.5mm，輪胎寬度15mm，全向輪半徑為30mm，寬度為25mm，底盤(pán)離地間距為48.5mm。URDF建模案例創(chuàng)建一個(gè)機(jī)器人建模的功能包c(diǎn)atkin_create_pkgmbot_descriptionurdfxacrourdf:存放機(jī)器人模型的URDF或xacro文件meshes:放置URDF中引用的模型渲染文件launch:保存相關(guān)啟動(dòng)文件config:保存rviz的配置文件URDF建模案例第一步，利用長(zhǎng)方體創(chuàng)建機(jī)器人底板URDF建模案例第二步，利用圓柱體創(chuàng)建車(chē)輪和驅(qū)動(dòng)電機(jī)第三步，利用圓柱體創(chuàng)建前輪URDF工具

在ROS中，提供了一些便于URDF文件編寫(xiě)的工具，如檢查復(fù)雜的urdf文件是否存在語(yǔ)法問(wèn)題的check_urdf命令和查看urdf模型結(jié)構(gòu)、顯示不同link的層級(jí)關(guān)系的urdf_to_graphiz命令。進(jìn)入urdf文件所屬目錄，執(zhí)行以下指令，如果不拋出異常，說(shuō)明文件合法，否則非法。check_urdfurdf文件名URDF工具進(jìn)入urdf文件所屬目錄，執(zhí)行以下指令，當(dāng)前目錄下會(huì)生成pdf文件urdf_to_graphizurdf文件URDF優(yōu)化—XacroURDF建模存在哪些問(wèn)題？1）模型冗長(zhǎng)，重復(fù)內(nèi)容過(guò)多；2）參數(shù)修改麻煩，不便于二次開(kāi)發(fā)；3）沒(méi)有參數(shù)計(jì)算的功能。URDF模型的進(jìn)化版本——xacro模型文件1）精簡(jiǎn)模型代碼

創(chuàng)建宏定義

文件包含2）提供可編程接口

常量

變量

數(shù)學(xué)計(jì)算

條件語(yǔ)句URDF優(yōu)化—Xacro常量定義<xacro:propertyname="M_PI"value="3.14159"/>常量使用<originxyz="000"rpy="${M_PI/2}00"/>常量定義常量使用URDF優(yōu)化—Xacro數(shù)學(xué)計(jì)算<originxyz="0${(motor_length+wheel_length)/2}0"rpy="000"/>數(shù)學(xué)計(jì)算注意：所有數(shù)學(xué)運(yùn)算都會(huì)轉(zhuǎn)換成浮點(diǎn)數(shù)進(jìn)行，以保證運(yùn)算精度URDF優(yōu)化—Xacro宏定義<xacro:macroname="name"params="ABC">……</xacro:macro>宏調(diào)用<nameA="A_value"B="B_value"C="C_value"/>URDF優(yōu)化—Xacro文件包含

<xacro:includefilename="$(findmbot_description)/urdf/mbot_base_gazebo.xacro">文件包含下面屬于有范圍的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的是（）continuousfixedrevoluteprismaticABCD提交單選題1分xacro提供的可編程接口有（）常量變量數(shù)學(xué)計(jì)算條件計(jì)算ABCD提交多選題2分傳感器模型03CATALOGUE傳感器模型—相機(jī)

攝像頭仿真<sensor>標(biāo)簽：描述傳感器1）type:傳感器類(lèi)型，camera2）name:攝像頭命名，自由設(shè)置<camera>標(biāo)簽：描述攝像頭參數(shù)分辨率，編碼格式，圖像范圍，噪音參數(shù)等<plugin>標(biāo)簽：加載攝像頭仿真插件

libgazebo_ros_camera.so設(shè)置插件的命名空間、發(fā)布圖像的話(huà)題、參考坐標(biāo)系等傳感器模型—相機(jī)

攝像頭仿真?zhèn)鞲衅髂Ｐ汀す饫走_(dá)

激光雷達(dá)仿真?zhèn)鞲衅髂Ｐ汀す饫走_(dá)

激光雷達(dá)仿真?zhèn)鞲衅髂Ｐ?/p>

添加相機(jī)和雷達(dá)后的智能機(jī)器人模型如下Arbotix插件04CATALOGUEArbotix插件

Arbotix是一款控制電機(jī)、舵機(jī)的控制板，并提供相應(yīng)的ros功能包，這個(gè)功能包的功能不僅可以驅(qū)動(dòng)真實(shí)的Arbotix控制板，它還提供一個(gè)差速控制器，通過(guò)接收速度控制指令并更新機(jī)器人的joint狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在Rviz中的運(yùn)動(dòng)。安裝Arbotix方式一：執(zhí)行下面的命令完成安裝。sudoapt-getinstallros-<<versionname>>-arbotix將<<versionname>>替換成當(dāng)前ROS版本名稱(chēng)，如果提示功能包無(wú)法定位，請(qǐng)采用方式二安裝。方式二：源碼安裝。Arbotix功能包的源碼在github上托管，先執(zhí)行下面的命令下載到工作空間，然后使用catkin_make命令進(jìn)行編譯。gitclone/vanadiumlabs/arbotix_ros.gitArbotix插件配置Arbotix控制器controllers:{#單控制器設(shè)置base_controller:{#類(lèi)型:差速控制器type:diff_controller,#參考坐標(biāo)base_frame_id:base_footprint,#兩個(gè)輪子之間的間距base_width:0.155,#控制頻率ticks_meter:4000,#PID控制參數(shù)，使機(jī)器人車(chē)輪快速達(dá)到預(yù)期速度Kp:12,Kd:12,Ki:0,Ko:50,#加速限制accel_limit:1.0}}Arbotix插件基于Arbotix控制器，運(yùn)行機(jī)器人仿真控制程序創(chuàng)建Gazebo仿真環(huán)境05CATALOGUE添加仿真環(huán)境第一種方法：直接添加環(huán)境模型添加仿真環(huán)境第二種方法：自定義仿真環(huán)境（BuildingEditor）

仿真綜合應(yīng)用06CATALOGUEros_control插件ros_control是什么?1）ROS為開(kāi)發(fā)者提供的機(jī)器人控制中間件2）包含一系列控制器接口、傳動(dòng)裝置接口、硬件接口、控制器工具箱等3）可以幫助機(jī)器人應(yīng)用功能包快速落地，提高開(kāi)發(fā)效率Gazebo已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了ros_control的相關(guān)接口，如果需要在Gazebo中控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，直接調(diào)用相關(guān)接口即可。ros_control插件

可以看到第三方工具navigation和MoveIt!軟件包。這些軟件包可以為移動(dòng)機(jī)器人控制器和機(jī)械臂控制器提供目標(biāo)位置。ros_control與Gazebo的接口ros_control插件控制器管理器提供一種通用的接口來(lái)管理不同的控制器?？刂破髯x取硬件狀態(tài)，發(fā)布控制命令，完成每個(gè)joint的控制。硬件資源為上下兩層提供硬件資源的接口。機(jī)器人硬件抽象機(jī)器人硬件抽象和硬件資源直接打交道，通過(guò)write和read方法完成硬件操作。真實(shí)機(jī)器人執(zhí)行接收到的命令。ros_control插件控制器（Controllers）joint_state_controllerjoint_effort_controllerjoint_position_controllerjoint_velocity_controllerros_control與硬件接口THANKS感謝觀看第7章智能機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄contents智能機(jī)器人系統(tǒng)組成智能機(jī)器人系統(tǒng)搭建智能機(jī)器人傳感器智能機(jī)器人系統(tǒng)組成01CATALOGUE系統(tǒng)組成按照智能機(jī)器人組成部分的功能劃分，智能機(jī)器人可分為機(jī)械、傳感、控制三大部分，這三大部分可進(jìn)一步細(xì)分為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)、控制系統(tǒng)六個(gè)子系統(tǒng)系統(tǒng)組成底盤(pán)機(jī)械結(jié)構(gòu)：主體使用亞克力板拼裝，由兩個(gè)直流電機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)輪以及保持平衡的一個(gè)萬(wàn)向輪實(shí)現(xiàn)機(jī)器人行走。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：電池、Arduinomega2560以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；控制系統(tǒng)：樹(shù)莓派4B；傳感系統(tǒng)：編碼器、單線激光雷達(dá)、相機(jī)；其中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成了智能機(jī)器人底盤(pán)，激光雷達(dá)和相機(jī)用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人—環(huán)境交互功能。硬件清單智能機(jī)器人系統(tǒng)搭建02CATALOGUE環(huán)境感知、動(dòng)態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多功能于一體的綜合系統(tǒng)。樹(shù)莓派4B上位機(jī)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制、底層傳感器輸入。ArduinoMega2560/Nano下位機(jī)智能機(jī)器人硬件架構(gòu)安裝Ubuntu系統(tǒng)和ROS系統(tǒng)上位機(jī)串口通信下位機(jī)上位機(jī)-下位機(jī)通訊方案ros_arduino_bridge下面不屬于Arduino控制器的是（）NanoUnoStm32Mega2560ABCD提交單選題1分霍爾直流減速電機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案電機(jī)支撐架兩輪差速方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)編碼器計(jì)數(shù)原理執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案霍爾編碼器光電編碼器編碼器計(jì)數(shù)原理執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案智能機(jī)器人輪胎（直徑65mm）執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案智能機(jī)器人設(shè)計(jì)過(guò)程中，如果要求小車(chē)的位置控制較高，一般選用（）霍爾編碼器光電編碼器不采用編碼器ABC提交單選題1分Mega2560驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案2560擴(kuò)展板電源子系統(tǒng)電源供電系統(tǒng)方案智能機(jī)器人的動(dòng)力來(lái)源于電力，一般使用電池作為動(dòng)力，為機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器系統(tǒng)、控制系統(tǒng)提供電能。但是機(jī)器人搭載的這些系統(tǒng)的電源電壓要求不同，有些需要12V電源、有些需要5V電源，為保證機(jī)器人系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還要針對(duì)電源做保護(hù)、濾波等處理。電源子系統(tǒng)就是為整個(gè)機(jī)器人提供穩(wěn)定的電源需求，常用的電源管理芯片主要為L(zhǎng)M2596系列。電池：4節(jié)2600Mah18650鋰電池（左）；電池盒：4節(jié)18650電池盒（左）；樹(shù)莓派電源：12V-5V降壓模塊（右）；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案驅(qū)動(dòng)芯片直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)方式IN1IN2IN3IN4調(diào)速PWM信號(hào)ENAENBM1正轉(zhuǎn)高低//高/反轉(zhuǎn)低高//高/停止低低//高/M2正轉(zhuǎn)//高低/高反轉(zhuǎn)//低高/高停止//低低/高直流電機(jī)的控制可以分為兩個(gè)部分，第一部分是與電機(jī)直接相連的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，可以將上層下達(dá)的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成電機(jī)需要的電源信號(hào)；第二部分是電機(jī)控制模塊，接收控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的閉環(huán)驅(qū)動(dòng)控制。對(duì)于機(jī)器人常采用的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊主要有L298N、TB6612、A4950T等上位機(jī)控制系統(tǒng)方案智能機(jī)器人選擇樹(shù)莓派4B作為上位機(jī)平臺(tái)，在樹(shù)莓派中搭載Ubuntu系統(tǒng)和運(yùn)行ROS。樹(shù)莓派主要實(shí)現(xiàn)與智能機(jī)器人底控板Arduino的相互通信、外部傳感器（攝像頭、激光雷達(dá)等）的數(shù)據(jù)采集、其它外設(shè)連接等控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能，PC端運(yùn)行需要圖形化顯示及高性能處理的上層ROS功能包（圖像處理、SLAM、導(dǎo)航等）。遠(yuǎn)程通訊及控制方案為方便后續(xù)開(kāi)發(fā)，需要使用遠(yuǎn)程連接方式訪問(wèn)樹(shù)莓派，樹(shù)莓派可以使用的遠(yuǎn)程連接方式有很多，如SSH，VNC，Nomachine等。Nomachine下載地址為/Windows端界面無(wú)線手柄無(wú)線手柄可以連接NVIDIAJetson、樹(shù)莓派、PC等設(shè)備，相比鍵盤(pán)操作更加靈活，方便機(jī)器人控制、建圖、采集數(shù)據(jù)等操作，本節(jié)介紹亞博智能公司的一款ROS無(wú)線手柄的使用方法常用的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片有（）TB6612A4950TL298NNSD8389ABCD提交多選題2分智能機(jī)器人傳感器03CATALOGUE傳感系統(tǒng)—激光雷達(dá)激光雷達(dá)是現(xiàn)今機(jī)器人尤其是無(wú)人車(chē)領(lǐng)域最重要、最關(guān)鍵也是最常見(jiàn)的傳感器之一，是機(jī)器人感知外界的一種重要手段。思嵐A1激光雷達(dá)傳感系統(tǒng)—相機(jī)相機(jī)是機(jī)器人系統(tǒng)中另一個(gè)比較重要的傳感器，與雷達(dá)類(lèi)似，相機(jī)也是機(jī)器人感知外界環(huán)境的重要手段之一，并且隨著機(jī)器視覺(jué)、無(wú)人駕駛等技術(shù)的興起，相機(jī)在物體識(shí)別、行為識(shí)別、SLAM中等都有著廣泛的應(yīng)用。根據(jù)工作原理的差異可以將相機(jī)大致劃分成三類(lèi)：?jiǎn)文肯鄼C(jī)、雙目相機(jī)與深度相機(jī)。傳感系統(tǒng)—IMU（陀螺儀模塊）

IMU全稱(chēng)為慣性測(cè)量單元，可以通過(guò)測(cè)量物體在三維空間內(nèi)的加速度和角速度，來(lái)獲取物體的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和位置信息。IMU模塊通常由三個(gè)部分組成：加速度計(jì)、陀螺儀和磁力計(jì)。這些傳感器可以通過(guò)處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和濾波，從而獲得更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。傳感系統(tǒng)—超聲波傳感器超聲波傳感器是一種利用超聲波來(lái)檢測(cè)物體位置、距離或速度的傳感設(shè)備。其工作原理是發(fā)射高頻聲波（通常超過(guò)20kHz），然后接收反射回來(lái)的聲波。根據(jù)聲波傳播的時(shí)間差或頻率變化，可以計(jì)算出目標(biāo)物體的距離、位置或移動(dòng)速度。常用激光雷達(dá)一般不使用的線束為（）121632ABCD提交單選題1分智能機(jī)器人開(kāi)發(fā)過(guò)程中，一般不需要的硬件為（）單片機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片逆變器馬達(dá)ABCD提交單選題1分THANKS感謝觀看第8章智能機(jī)器人SLAM與自主導(dǎo)航目錄contentsSLAM原理簡(jiǎn)介常用二維SLAM功能包的使用方法Navigation導(dǎo)航框架自主導(dǎo)航案例SLAM原理簡(jiǎn)介01CATALOGUESLAM原理簡(jiǎn)介SLAM，全稱(chēng)simultaneouslocalizationandmapping，即時(shí)定位與地圖構(gòu)建。即機(jī)器人自身位置不確定的情況下，在完全未知的環(huán)境中創(chuàng)建地圖，同時(shí)利用地圖進(jìn)行自主定位和導(dǎo)航。定位，在地圖上估測(cè)機(jī)器人的位置坐標(biāo)，或者用一個(gè)問(wèn)題來(lái)表示：我在哪?地圖構(gòu)建，這一過(guò)程是根據(jù)傳感器的結(jié)果來(lái)構(gòu)建一張地圖或者是修正當(dāng)前地圖，同時(shí)將結(jié)果提供給定位算法作為先驗(yàn)地圖。SLAM原理簡(jiǎn)介SLAM原理簡(jiǎn)介機(jī)器人必須安裝激光雷達(dá)等測(cè)距設(shè)備，可以獲取環(huán)境深度信息SLAM原理簡(jiǎn)介angle_min:

可檢測(cè)范圍的起始角度；angle_max:可檢測(cè)范圍的終止角度，與angle_min組成激光雷達(dá)的可檢測(cè)范圍；angle_increment:相鄰數(shù)據(jù)幀之間的角度步長(zhǎng)；time_increment:采集到相鄰數(shù)據(jù)幀之間的時(shí)間步長(zhǎng)，當(dāng)傳感器處于相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償使用；scan_time:采集一幀數(shù)據(jù)所需要的時(shí)間；range_min:

最近可檢測(cè)深度的閾值；range_max:

最遠(yuǎn)可檢測(cè)深度的閾值；ranges:一幀深度數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)數(shù)組。SLAM原理簡(jiǎn)介pose:機(jī)器人當(dāng)前位置坐標(biāo)，包括機(jī)器人的XYZ三軸位置與方向參數(shù)，以及用于校正誤差的協(xié)方差矩陣。twist:機(jī)器人當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，包括XYZ三軸的線速度與角速度，以及用于校正誤差的協(xié)方差矩陣。常用二維SLAM功能包的使用方法02CATALOGUE常用二維SLAM功能包及使用方法gmapping功能包的總體框架gmapping功能包基于激光雷達(dá)Rao-Blackwellized粒子濾波算法二維柵格地圖需要機(jī)器人提供里程計(jì)信息OpenSlam開(kāi)源算法輸出地圖話(huà)題：nav_msgs/OccupancyGrid。常用二維SLAM功能包及使用方法gmapping功能包中的TF變換安裝gmappingsudoapt-getinstallros-noetic-gmapping常用二維SLAM功能包及使用方法常用二維SLAM功能包及使用方法啟動(dòng)gmapping演示roslaunchmybot_gazeboview_mybot_with_laser_gazebo.launchroslaunchmybot_navigationgmapping_demo.launchroslaunchmybot_teleopmybot_teleop.launch常用二維SLAM功能包及使用方法hector_slam功能包的總體框架hector_slam功能包基于激光雷達(dá)高斯牛頓方法二維柵格地圖不需要里程計(jì)數(shù)據(jù)輸出地圖話(huà)題：nav_msgs/OccupancyGrid常用二維SLAM功能包及使用方法hector功能包中的TF變換安裝hector_slamgitclone/tu-darmstadt-ros-pkg/hector_slam.git下面不屬于二維SLAM的是（）gmappinghectorrtabmapcartographerABCD提交單選題1分Navigation導(dǎo)航框架03CATALOGUENavigation導(dǎo)航框架

Navigation是機(jī)器人最基本的功能之一，ROS為機(jī)器人提供了一整套導(dǎo)航的解決方案，包括全局與局部路徑規(guī)劃、代價(jià)地圖、異常行為恢復(fù)和地圖服務(wù)器等。Navigation導(dǎo)航框架

Navigation的輸入是開(kāi)發(fā)者設(shè)置的導(dǎo)航目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)，輸出是機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制指令。ROS中的導(dǎo)航功能框架導(dǎo)航框架中的關(guān)鍵功能包

Navigation的輸入是開(kāi)發(fā)者設(shè)置的導(dǎo)航目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)，輸出是機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制指令。全局路徑規(guī)劃(globalplanner)1）全局最優(yōu)路徑規(guī)劃2）Dijkstra或A*算法本地實(shí)時(shí)規(guī)劃(localplanner)1）規(guī)劃?rùn)C(jī)器人每個(gè)周期內(nèi)的線速度、角速度，使之盡量符合全局最優(yōu)路徑。2）實(shí)時(shí)避障3）TrajectoryRollout和DynamicWindowAp