【Robot 学习1】 机器人平台搭建
0、机器人组成的理论知识
机器人是一个机电一体化的设备，从控制的角度来看，机器人系统可以分为四大部分，即执行机构、驱动系统、传感系统和控制系统。
1、 执行机构：人体的手和脚，直接面向工作对象的机械装置；
2、驱动系统：人体的肌肉和筋络，负责驱动执行机构，将控制系统下达的命令转换成执行机构需要的信号；
3、传感系统：人体的感官和神经，主要完成信号的输入和反馈，包括内部传感器（里程计、IMU等）和外部传感器系统（摄像头、激光雷达等）；
4、控制系统：人体的大脑，实现任务即信息的处理，输出控制命令信号；控制系统需要基于处理器（树梅派、工控机、TK2等）实现，在处理器之上，控制系统需要完成机器人的算法处理、关节控制、人机交互等丰富的功能；
开始搭建自己机器人平台啦！！
逛了几家淘宝店后，选定了 rikirobot智能机器人 家的两驱三轮 ，全套（深度摄像头+激光雷达+工控机+驱动板+小车平台）下来得5600，精打细算发现只买小车平台+stm32的驱动板，其他的单独配省不少钱 嘿嘿～
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一、执行机构
平台直接买的rikirobot家的机器人（平台+stm32驱动板）。平台本体由三层空间构成，使用铝合金板切割拼装，执行机构比较简单，有两个直流电机带动主动轮，配合一个从动轮实现机器人的移动。
二、驱动系统
riki 的平台搭载了如图所示的底层驱动板，其中集成了电源驱动、电机驱动、姿态传感器接口等底层驱动功能；
1、电源子系统
按胡博士的说法，一般的机器人平台需要有个电源子系统，但是riki家的电源是 12V 2800mah的锂电池，直接给驱动板供电；驱动板通过USB micro的通讯端口给工控机供电、通过电机接口给两个主动轮供电、通过传感器接口给9轴IMU供电。
2、电机驱动子系统
直流电机的驱动子系统自上而下可分为两部分，第一部分是与电机直连的电机驱动模块，可将上层下达的控制信号转换为电机需要的电源信号；第二部分是电机控制模块，接收控制系统的运动命令，实现对电机的闭环驱动控制；
3、传感器接口（9轴IMU、里程计）
riki将部分传感器接口集成到驱动板上，可以处理9轴IMU、里程计等传感器的信号；
三、传感器系统
1、内部传感器
riki的内部传感器包括GY-85 九轴IMU以及集成在小车主动轮上的编码器；
GY-85 九轴IMU链接：https://detail.tmall.com/item.htm?spm=a230r.1.14.20.c6312336FAOwMf&id=41337816280&ns=1&abbucket=12
霍尔码器链接：https://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.60.6b2a181dCRD5Qt&id=556442142947&ns=1&abbucket=12#detail
2、外部传感器
riki套餐中配的深度摄像头是乐视的、激光雷达是思岚A1/A2，直接买套餐太贵了，我单独买了kinect1、思岚A1算下来省了不少钱！下边分别介绍下kinect1、思岚A1的具体参数：
kinect1 我是去淘宝上买的二手九成新，景深镜头感应距离是1.2米到3.5米，分别率是320×240 16位色深 30fps
具体参数如下所示，
思岚A1
四、控制系统
1、硬件方案
控制系统硬件选择上有两种方案：单处理器和多处理器。
单处理器，就是使用PC作为控制系统平台，控制系统的功能在PC上使用ROS系统实现，通过USB串口与机器人驱动板直接通信，采集机器人信息并控制机器人移动，这种方案简单易用处理器性能强大，可很快实现ROS功能，但是PC机体大、灵活性差（必须用USB线跟驱动板相连接）、接口种类少、且无法进行远程监控，不作为推荐方案。
多处理器，针对第一种方案，做ROS开发的基本会选择“PC+嵌入式系统”的方案，我选择的是“PC+工控机Intel3865”，将工控机搭载在机器人上作为机器人本体的控制系统，PC通过无线网络与工控机连接，实现对机器人人的远程监控、图形化显示，以及处理复杂功能的运算。
1）如何实现工控机与PC机的通信？
设置IP地址，工控机与PC必须在同一个局域网下，分别在计算机roswing-K45VD、syw上使用ifconfig命令查看计算机的局域网IP地址，如下图所示：
PC端（ros-wing）:ifconfig后得出的ip地址为192.168.1.4
工控机端（syw) ifconfig后得出的ip地址为192.168.1.20
分别在两台计算机的/etc/hosts 文件中加入对方的IP地址和对应的计算机名
# @ros-wing, /etc/hosts
192.168.1.20 syw
# @syw, /etc/hosts
192.168.1.4 ros-wing然后分别在两台计算机上ping下对方，看看网络是否畅通
到此，说明底层的网络通讯已经搞定了；
2）设置ROS_MASTER_URI
该小车采用的工控机+PC的双控制模式，但是系统中只能有一个Master，所以从机（工控机）需要知道Mater(PC)的位置。ROS Master的位置可以使用环境ROS_MASTER_URI进行定义，在从机工控机上使用如下命令设置ROS_MASTER_URI：
$ echo "export ROS_MASTER_URI=http://ros-wing:11311" >> ~/.bashrc
3）ssh连接
ROS是基于分布式的软件框架，本小车采用双控制模式，工控机(ubuntu16.04&ROS)作为小车端主控制器，PC(ubuntu 16.04&ROS)作为远端控制系统。为了在自己的笔记本电脑上可以远程控制小车，所以在小车工控机与自己的笔记本电脑上进行SSH配置。
step1：SSH程序的安装
确保在小车工控机上安装好了openssh-server程序，在本地主机上安装好了openssh-client程序（ubuntu16.04默认已经装好了客户端）。
sudo apt install openssh-client #本地笔记本电脑上运行此条，实际上通常是默认安装client端程序的
sudo apt install openssh-server #小车工控机上运行此条命令安装step2：小车工控机上启动ssh服务
以下命令都只针对服务器端(server only)。
一般服务器上安装ssh完成后，会自动启动ssh服务，并且默认随系统启动，如果没有，请手动启动：
sudo /etc/init.d/ssh start #服务器启动ssh-server服务，其他命令：
sudo /etc/init.d/ssh stop #server停止ssh服务
sudo /etc/init.d/ssh restart #server重启ssh服务然后确认sshserver是否启动了：（或用“netstat -tlp”命令）
ps -e|grep ssh如果只有ssh-agent那ssh-server还没有启动，需要/etc/init.d/ssh start，如果看到sshd那说明ssh-server已经启动了。
如果没有则可以这样启动：
sudo/etc/init.d/ssh startstep3：查询服务器的ip地址
在服务器终端运行以下命令：
ifconfig #查询ip地址，在返回信息中找到自己的ip地址
从我的返回信息中看到，我的ip地址(inet地址)是：192.168.1.20
step4：在本地主机端ssh远程登录服务器
这一步需要知道服务器的用户名(我的服务器名字也是syw-Default-string)及IP地址。
在本地主机上运行以下命令：
用户端连接服务器用于登录远程桌面(以下user时远程主机的用户名)
ssh [email protected]
#或
ssh -l syw-Default-string 192.168.1.20
# 如果需要调用图形界面程序
ssh -X [email protected]初次登录时会出现以下信息，请记住要输入的密码是服务器主机本身的登陆密码：
以上表示连接成功，且命令提示副前的用户名@主机名由本地主机变成服务器的信息，即表明现在该终端所有的命令都是在服务器中执行。
这个地方特别容易出问题，常见的报错是Permission denied，please try again.
1、解决方法是
要修改当前用户的ssh权限，即修改 /etc/ssh/sshd_config 文件中
PermitRootLogin without-password改为如下
PermitRootLogin yes注意这时一定要重启服务器，然后才能生效
2、刚接触SHH的人（比如我）ssh [email protected] 这个是错误的，正确的应该是ssh [email protected];
多说一嘴，两个主机ping的时候是用ping syw-Default-string，这块特别容易ssh [email protected]搞混淆了！！！
step5：退出远程登录
用Ctrl+D或者exit
2、软件方案
工控机上都需要装ROS操作系统，装ROS的教程特别多，这里就不列了，有一点需要注意的是，在从机上装ROS时胡博士推荐的是装基本版，这个视从机的性能而定吧，如果是树梅派推荐基本版，我用的是工控机豪一点，直接装的完整版，哈哈！！