SLAM+语音机器人DIY系列:(四)差分底盘设计——6.底盘里程计标

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2020年9月2日 10时30分

摘要

运动底盘是移动机器人的重要组成部分,不像激光雷达、IMU、麦克风、音响、摄像头这些通用部件可以直接买到,很难买到通用的底盘。一方面是因为底盘的尺寸结构和参数是要与具体机器人匹配的;另一方面是因为底盘包含软硬件整套解决方案,是很多机器人公司的核心技术,一般不会随便公开。出于强烈的求知欲与学习热情,我想自己DIY一整套两轮差分底盘,并且将完整的设计过程公开出去供大家学习。说干就干,本章节主要内容:

1.stm32主控硬件设计

2.stm32主控软件设计

3.底盘通信协议

4.底盘ROS驱动开发

5.底盘PID控制参数整定

6.底盘里程计标


6.底盘里程计标

机器人底盘运行的精度是衡量底盘的重要指标。底盘精度受里程计的走直线误差和转角误差影响。因此,需要对里程计的走直线和转角进行标定,尽量减小误差。miiboo机器人底盘的ROS驱动中已经写好了相应的标定程序,跟里程计标定有关的文件主要有:

…/miiboo_bringup/launch/check_linear.launch为里程计走直线标定启动文件

…/miiboo_bringup/launch/check_angular.launch为里程计转角标定启动文件

…/miiboo_bringup/launch/minimal.launch为设置标定参数及底盘控制启动文件

下面是标定步骤过程。

第一步:

打开终端,给标定脚本赋予可执行权限

cd miiboo_bringup/scripts/
sudo chmod +x ./*

 

第二步:

连接好底盘DATA-uart2串口,启动底盘

roslaunch miiboo_bringup minimal.launch

 

第三步:

设定前进1米的目标,对走直线进行标定

roslaunch miiboo_bringup check_linear.launch

 

测量底盘停止时实际走的直线距离M,按下面的规则调整里程计直线参数speed_ratio

 

如果M > 1米,增大speed_ratio

如果M < 1米,减小speed_ratio

 

里程计的参数存放在miiboo_bringup/launch/minimal.launch文件中,如图53所示。

 

SLAM+语音机器人DIY系列:(四)差分底盘设计——6.底盘里程计标插图

(图53)里程计待标定参数

 

修改好参数后,需要保存,然后重新启动一下底盘节点,这样参数才能生效。

roslaunch miiboo_bringup minimal.launch

 

重复第三步的操作,直到走直线的误差达到我们能接受的范围(比如1%的误差),则进入下一步。

 

第四步:

设定旋转360度的目标,对转角进行标定

roslaunch miiboo_bringup check_angular.launch

 

测量底盘停止旋转时实际转过的角度A,按下面的规则调整里程计转角参数wheel_distance

 

如果A > 360度,减小wheel_distance

如果A < 360度,增大wheel_distance

 

上面已经讲过,里程计的参数存放在miiboo_bringup/launch/minimal.launch文件中,如图53所示。

 

修改好参数后,需要保存,然后重新启动一下底盘节点,这样参数才能生效。

 

roslaunch miiboo_bringup minimal.launch

 

重复第四步的操作,直到走转角的误差达到我们能接受的范围(比如1%的误差),则标定完成。

 

当然,有兴趣的朋友可以阅读miiboo_bringup/scripts/中的标定脚本源码,结合航迹推演算法,理解里程计标定的整个原理。其实wheel_distance这个参数是编码脉冲值与电机轮胎位移值的一个比例系数,简单点说就是电机转过一个编码脉冲,这个时候电机轮胎走过多少距离;wheel_distance这个参数是左右两个轮子的间距。有了这个认识后,我们可以在这两个参数的理论值附近对参数进行微调,标定起来会更快。

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