【ROS】详细讲解：800元打造一个SLAM小机器人（1）【硬件篇】

首先声明本次Project Credit To   WordPress Sunjik， 在硬件选择上和部分代码基本参考了sungjik。

这里权当是对sungjik的项目的一个实践和转译，加上自己的一些心得。

首先来看需要的硬件清单：

1. Arduino Mega 2560 + Adafruit MotorShield V2.0

需求分析： 

我们首先需要一个能用电脑控制DC Motor的板子，这个板子能连接电脑也能连接Motor，并且最好能很方便的进行编程。Arduino无疑是个很好的选择。虽然不见得是便宜的方案，但考虑到要和ROS进行数据交互，而ROS有个很方便使用的rosserial库能直接做到和ROS和Arduino之间的通信，因此Arduino乃不二选择。另外为了驱动Motor我们需要装Aruidno上的驱动板，这里选用的型号是Adafruit MotorShield V2.0，用起来简单方便。

Note：

 只是在购买Arduino时发现网上大部分给的都是UNO这种型号。这里也是在sungjik的博客中没有说得太明白的一点，也是让我卡住了很久的一点。不得不说卡在硬件接口上的问解决起来真的比代码编程要烦许多，因为这些问题很多时候并没有好的调试方法。 博主一开始选用的Arduino UNO，看似一切工作正常，只是在烧到Arduino板子上时显示动态内存占用了95%，出现的问题是Motor只能以一个初始化的转速转动，实时调节PWM并不能改变转速。这里博主尝试了很多方法都没有解决这个问题，最后考虑到内存占用量也过大，就直接换了计算能力和内存量都更大的Arduino Mega 2560，Problem solved。

2.DC Motor

需求分析：

Motor的选择上需要注意的是，首先我们需要做闭环的PID控制，也意味着需要反馈，即实际转速。另一方面之后的里程计（Odometry）的发布也需要实际转速信息，所以我们需要一个有编码器的Motor。这里Motor直接的淘宝了平衡小车之家的带编码器的直流电机和轮胎。

Note：

值得注意的是最好是买一个自带编码器（encoder）的电机，不然买了一个裸电机再去装编码盘会比较麻烦。博主一开始就买了个没带编码器的，发现不能反馈转速。这里编码器的作用主要是利用AB两级的相位差来计算电机的实际转速。

                                    

                                                                                             (带编码器的Motor)

3.微软Kinect

需求分析:

作为SLAM的RangeFinder Sensor，激光雷达（LiDAR）精准，但是太贵（买个便宜的也得800）,声纳（Sonar）便宜但噪音又太大。用图像来当测距传感器则是一个折中的好办法，另外有了图像摄入我们也能在SLAM之外后续添加一些基于图像与视觉的功能。在博主看来比较适合的摄像头有两个， 微软的Kinect和 因特尔的 RealSense。纠结了一阵，RealSense 在面部识别什么的功能上更强大点，但为了控制成本还是选择了Kinect（一代），在咸鱼买了个二手的价格500元。Note：Kinect 在使用中有一个小麻烦的地方，就是用其本身是需要差插座充电的，这很大的限制了小车的移动性。根据ROS 官网上提供的方案，需要把适配器的一段减掉，然后可用3S电供电。 具体见 点击打开链接。这个Tutorial里说由于Kinect是12V的参考电压供电所以要自己做一个regulator，（3S电池一般是11.1V），而sungjik也用了一个DC-DC converter，而博主想偷个懒直接用11.1v的3S电池黑Kinect供电，发现并没有问题。 剪线效果如下：（这里注意绝缘胶带分辨缠两极线，不要直接缠在一起了）

4.两台装有Ubuntu 14.04 和 ROS （包括Gmapping package）的笔记本。

这里是推荐两台，一台用于远程控制和查看实时图像和地图信息，另一台放在小车上跑用于连接和管理各个硬件单元。

5.安卓手机

 调用手机的Gyroscope传感器，在安卓手机里装一款叫HyperIMU的软件，可以很方便的将手机中的Gyroscope的数据信息I以UDP的格式发布到WIFI网络， 然后将笔记本设置到同一子网接收到数据后就能用ROS来Publish和Subscribe了。这里因为博主自己参考的sungjik的方案，并且自己也是安卓手机，对于苹果手机的发布方案暂时不详。Note：HyperIMU 这个软件似乎在国内手机市场上下不到，博主是用GooglePlay下的。

6.3S 电池两个

一个用来给Arduino驱动马达供电，一个给Kinect供电。

7.关于小车的Frame

和在装修市场买了两大块双层实木板，到朋友在湖南大学实验室的小工坊里规划了下尺寸裁锯了木板，然后朋友灵性想到用长螺钉加上螺帽打孔后支撑第二层，结构如下图。一起制作的过程其实挺有趣的, so much fun.