ROS与Arduino:用Twist消息+用键盘+用Xbox one手柄 控制小车

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2021年2月8日 09时15分

ros_arduino_brige功能包使用和安装这里就不多说了,详情点击

 

先看一下ros_arduino_brige功能包的文件系统

 

├── README.md
├── ros_arduino_bridge                      # metapackage (元包)
│   ├── CMakeLists.txt
│   └── package.xml
├── ros_arduino_firmware                    #固件包,更新到Arduino
│   ├── CMakeLists.txt
│   ├── package.xml
│   └── src
│       └── libraries                       #库目录
│           ├── MegaRobogaiaPololu          #针对Pololu电机控制器,MegaRobogaia编码器的头文件定义
│           │   ├── commands.h              #定义命令头文件
│           │   ├── diff_controller.h       #差分轮PID控制头文件
│           │   ├── MegaRobogaiaPololu.ino  #PID实现文件
│           │   ├── sensors.h               #传感器相关实现,超声波测距,Ping函数
│           │   └── servos.h                #伺服器头文件
│           └── ROSArduinoBridge            #Arduino下位机部分,可以根据自己搭建的下位机进行修改
│               ├── commands.h              #定义命令
│               ├── diff_controller.h       #差分轮PID控制头文件
│               ├── encoder_driver.h        #编码器驱动头文件,定义插脚(pins)
│               ├── encoder_driver.ino      #编码器驱动实现, 读取编码器数据,重置编码器等
│               ├── motor_driver.h          #电机驱动头文件
│               ├── motor_driver.ino        #电机驱动实现,初始化控制器,设置速度
│               ├── ROSArduinoBridge.ino    #核心功能实现,
│               ├── sensors.h               #传感器头文件及实现
│               ├── servos.h                #伺服器头文件,定义插脚,类
│               └── servos.ino              #伺服器实现
├── ros_arduino_msgs                        #消息定义包
│   ├── CMakeLists.txt
│   ├── msg                                 #定义消息
│   │   ├── AnalogFloat.msg                 #定义模拟IO浮点消息
│   │   ├── Analog.msg                      #定义模拟IO数字消息
│   │   ├── ArduinoConstants.msg            #定义常量消息
│   │   ├── Digital.msg                     #定义数字IO消息
│   │   └── SensorState.msg                 #定义传感器状态消息
│   ├── package.xml
│   └── srv                                 #定义服务
│       ├── AnalogRead.srv                  #模拟IO输入
│       ├── AnalogWrite.srv                 #模拟IO输出
│       ├── DigitalRead.srv                 #数字IO输入
│       ├── DigitalSetDirection.srv      #数字IO设置方向
│       ├── DigitalWrite.srv                #数字IO输入
│       ├── ServoRead.srv                   #伺服电机输入
│       └── ServoWrite.srv                  #伺服电机输出
└── ros_arduino_python                      #ROS相关的Python包,用于上位机,树莓派等开发板或电脑等。
    ├── CMakeLists.txt
    ├── config                              #配置目录
    │   └── arduino_params.yaml             #定义相关参数,我们需要对此修改才能使用。由arduino.launch调用
    ├── launch
    │   └── arduino.launch                  #启动文件
    ├── nodes
    │   └── arduino_node.py                 #python文件,实际处理节点,由arduino.launch调用,即可单独调用。
    ├── package.xml
    ├── setup.py
    └── src                                 #Python类包目录
        └── ros_arduino_python
            ├── arduino_driver.py           #Arduino驱动类
            ├── arduino_sensors.py          #Arduino传感器类
            ├── base_controller.py          #基本控制类,订阅cmd_vel话题,发布odom话题
            └── __init__.py                 #类包默认空文件  

 

当下位机程序烧好之后,来重点看一下上位机的程序
先看一下给好的launch文件

 

<launch>
   <node name="arduino" pkg="ros_arduino_python" type="arduino_node.py" output="screen">
      <rosparam file="$(find ros_arduino_python)/config/my_arduino_params.yaml" command="load" />
   </node>
</launch>

 

它引用的是/config/my_arduino_params.yaml这个文件,而最初的是没有这个文件的,我们只需要把/config/arduino_params.yaml复制一份改个名字就好了,一起看一下这个文件,里面有几个需要注意的地方,下面这个是我改好的我使用的

 

rate: 50
sensorstate_rate: 10

use_base_controller: True     #你要修改的部分 改为True
base_controller_rate: 10

# For a robot that uses base_footprint, change base_frame to base_footprint
base_frame: base_link

# === 这部分是车子的参数,比如轮子直径,减速比,编码器信息等,根据你自己的车子来修改
wheel_diameter: 0.065        #你要修改的部分
wheel_track: 0.125          #你要修改的部分
encoder_resolution: 8384     #你要修改的部分
gear_reduction: 1.0          #你要修改的部分
motors_reversed: False        #你要修改的部分

# === PID 部分,控制轮速,修改到车子能够根据命令走直线且速度稳定
Kp: 10                       #你要修改的部分
Kd: 12                       #你要修改的部分
Ki: 0                        #你要修改的部分
Ko: 50                       #你要修改的部分
accel_limit: 1.0             #你要修改的部分

# === Sensor definitions.  Examples only - edit for your robot.
#     Sensor type can be one of the follow (case sensitive!):
#   * Ping
#   * GP2D12
#   * Analog
#   * Digital
#   * PololuMotorCurrent
#   * PhidgetsVoltage
#   * PhidgetsCurrent (20 Amp, DC)

sensors: {
  #motor_current_left:   {pin: 0, type: PololuMotorCurrent, rate: 5},
  #motor_current_right:  {pin: 1, type: PololuMotorCurrent, rate: 5},
  #ir_front_center:      {pin: 2, type: GP2D12, rate: 10},
  #sonar_front_center:   {pin: 5, type: Ping, rate: 10},
  arduino_led:          {pin: 13, type: Digital, rate: 5, direction: output}
}

 

通常我们既然使用了这个功能包,无非改个电机驱动编码器驱动,这个use_base_controller要改为True的,要不然发布twist消息小车也不会有响应的
再检查一下电机转动方向

 

$ rostopic pub -1 /cmd_vel geometry_msgs/Twist '{ angular: {z: 0.5} }'

 

这时两个轮子的转动方向应该是一致的,都是逆时针转动(右轮前进,左轮后退)。如果它们转动方向相反,那么就将motors_reversed 参数改为与之前相反的值,然后用ctrl+c 停止该节点,然后重新启动arduino.launch文件。

 

现在再发布twist消息小车应该是可以正常运行的了!

 

查看一下rqt_graph

 

在这里插入图片描述

 

用键盘控制小车

 

方法一:
安装键盘控制程序,直接安装在小车的workspace里面就可以

 

cd ~/catkin_ws/src
git clone https://github.com/ros-teleop/teleop_twist_keyboard.git
catkin_make

 

然后先把下车运行起来之后,打开新终端,启用键盘控制

 

rosrun teleop_twist_keyboard teleop_twist_keyboard.py

 

在这里插入图片描述

 

然后小车就可以用键盘控制了!

 

在这里插入图片描述

 

方法二:
下载turtlebot的功能包,利用ROS的重映射机制,把本来发布给turtlebot的速度话题让我们的机器人也能接收到

 

sudo apt-get install ros-kinetic-turtlebot-teleop

 

文件目录如下

 

在这里插入图片描述

 

打开keyboard_teleop.launch

 

<launch>
  <!-- turtlebot_teleop_key already has its own built in velocity smoother -->
  <node pkg="turtlebot_teleop" type="turtlebot_teleop_key" name="turtlebot_teleop_keyboard"  output="screen">
    <param name="scale_linear" value="0.5" type="double"/>
    <param name="scale_angular" value="1.5" type="double"/>
    <remap from="turtlebot_teleop_keyboard/cmd_vel" to="/cmd_vel"/>//这个需要更改
  </node>
</launch>

 

上面的remap改一下,我忘了本来的是什么了,改成这样就对了,我们自己造的机器人通常都会用/cmd_vel来发布速度话题
然后

 

roslaunch turtlebot_teleop keyboard_teleop.launch

 

发现也可以控制我们的小车!!

 

用Xbox one手柄 控制小车

 

手柄的配置请看我的这篇博客
大家可以用上面博客的方法,也可以用下面这个方法

 

下载turtlebot的功能包,利用ROS的重映射机制,把本来发布给turtlebot的速度话题让我们的机器人也能接收到
文件目录如下:

 

在这里插入图片描述

打开xbox360_telelop.launch
(这个文件默认为只读文件,我们要修改,可以用这个命令:)

 

sudo gedit xbox360_telelop.launch

 

<launch>

<!--
    Push the left frontal button labeled as 'LB' to activate cmd_vel publishing.
    Move the left stick around to control the velocity.
   -->
  <!--  smooths inputs from cmd_vel_mux/input/teleop_raw to cmd_vel_mux/input/teleop -->
  <include file="$(find turtlebot_teleop)/launch/includes/velocity_smoother.launch.xml"/>

  <node pkg="turtlebot_teleop" type="turtlebot_teleop_joy" name="turtlebot_teleop_joystick">
    <param name="scale_angular" value="1.5"/>
    <param name="scale_linear" value="0.5"/>
    <param name="axis_deadman" value="4"/>
    <param name="axis_linear" value="1"/>
    <param name="axis_angular" value="0"/>
    <remap from="turtlebot_teleop_joystick/cmd_vel" to="/cmd_vel"/>//这个是要修改的地方
    </node>
  <node pkg="joy" type="joy_node" name="joystick"/>

</launch>

 

上面的remap改一下,我忘了本来的是什么了,改成这样就对了,我们自己造的机器人通常都会用/cmd_vel来发布速度话题
然后,打开新终端运行:

 

roslaunch turtlebot_teleop xbox360_teleop.launch

 

然后还有一个需要注意的地方,这里需要按着LB键移动摇杆才可以,刚开始忽略了这个,浪费了很多时间~
下面移动摇杆小车就可以跑起来了!

 

如果还不行,那就是手柄的权限问题:https://blog.csdn.net/weixin_44827364/article/details/104024261
可以查看我的这篇博客,给手柄赋予一下权限,也可以看下面这个截图

 

在这里插入图片描述

 

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