PIBOT上位机开发

• 1. 概述
• 2. 软件框架
• 3. Ubuntu的刷入、ROS的安装
• 4. ssh远程连接
  • 4.1 安装xshell
    • 通过Xshell连接树莓派/RK3288/RK3399
• 5. 用户主机
• 6. 多机通讯
• 7. ROS驱动开发
  • 7.1 概述
  • 7.2 驱动开发及PID参数动态调整
  • 7.3 目录结构简介
  • 7.4 编译与测试
    • 配置
      • 树莓派/RK3288/RK3399
      • 控制PC
    • 编译
    • 测试
      • 初始化配置
      • 开始测试
• 8. 校准
  • 无IMU校准
  • IMU校准
• 9. ROS建图与导航
  • 9.1 概述
  • 9.2 建图
    • 两种建图方法
    • 保存地图
• 10 导航
  • 单点导航测试
  • 多点导航
• 11. 模拟器
• 12. Android App
  • 12.1相关功能
  • 12.2 显示视频
• 13. IMU的相关包使用

1. 概述

采用树莓派/RK3288/RK3399/X86工控机/TK1/TX1/TX2作为上位ROS主控,基于ROS开发适配导航建图算法

2. 软件框架

软件框架图

3. Ubuntu的刷入、ROS的安装

具体请参考树莓派(raspberry pi 3b)安装ROS Kinetic Kame与Firefly RK3288/3399固件刷新与ROS安装

tf卡启动的nanopi(RK3399) 则同树莓派一样操作

4. ssh远程连接

windows中推荐安装xshell远程连接

树莓派/nanopi rk3399默认开启了热点ssid和password均为pibot_ap，可以通过连接该热点连接树莓派/nanopi rk3399，树莓派/nanopi rk3399的IP为192.168.12.1

如需要关闭ap模式，改为连接wifi，只需要执行rm ~/.pibot_ap后重启
如需要打开ap模式, 开启则执行touch ~/.pibot_ap后重启

4.1 安装xshell

网盘中下载xshell并安装

通过Xshell连接树莓派/RK3288/RK3399

输入IP和用户名密码

• 树莓派3B/3B+为pibot
• firefly RK3288、RK3399 为 firefly
• nanopi 3399为pi
  
  pibot_xshell.gif

5. 用户主机

需要一个PC安装ROS环境，用来显示查看地图或者玩转模拟器等，PIBOT提供了一个一键安装ROS的脚本pibot_install_ros，可以直接在Ubuntu下安装ROS
用户主机环境Ubuntu 16.04或者Windows7/10+Vmvare+Ubuntu16.04虚拟机Ros kinetic环境, 安装ROS参见Windows下安装Ubuntu虚拟机及ROS相关章节

6. 多机通讯

用户主机与树莓派/RK3288/RK3399/TK1/TX1/TX2/X86主机怎么建立ROS通讯的，PIBOT提供了一键配置脚本pibot_init_env

• 设备端

  
  
  pibot_init_env_dev.gif

• 主机端

  
  
  pibot_init_env_host.gif

7. ROS驱动开发

7.1 概述

下位机及通过串口与树莓派/RK3288/RK3399/TK1/TX1/TX2/X86主机通讯，PIBOT提供了一个简单的协议，通讯协议具体请参见[https://gitee.com/pibot/pibot_bringup/tree/master/doc)

7.2 驱动开发及PID参数动态调整

PID参数已在出厂时候配置，如需了解细节请参考ROS机器人底盘(10)-PIBOT的driver的实现及动态PID调节

7.3 目录结构简介

建议拷贝提供的压缩文件至目标设备(树莓派/RK3288/RK3399/X86工控机/TK1/TX1/TX2)上解压或者直接git clone，不然会遇到一些问题，具体问题见Q&A

PIBOT的ROS workspace目录如下图

• arbotix_ros 模拟器
• pibot 工具集
  
  pibot
• pibot_bringup pibot驱动包
  
  pibot_bringup
• pibot_description pibot urdf文件
  
  pibot_description
• pibot_navigation 建图导航相关配置项
  
  pibot_navigation
• pibot_simulator pibot导航模拟器
  
  pibot_simulator
• rplidar_ros rplidar激光雷达驱动包
• ydlidar-1.2.1 eai激光雷达驱动包

7.4 编译与测试

配置

以apollo车型安装rplidar为例

树莓派/RK3288/RK3399

车载主机

控制PC

控制主机

编译

cd ~/pibot_ros
git pull # 拉取最新的代码
cd ~/pibot_ros/ros_ws
catkin_make

测试

初始化配置

重新拔插USB口或者重启树莓派/RK3288/RK3399

ls /dev/pibot -l

开始测试

打开终端输入pibot_,再输入2次tab提示支持的命令

pibot_cmd.gif

这些命令具体定义在~/.pibotrc文件,该文件是pibot_init_env脚本自动生成的

8. 校准

无IMU校准

参见ROS机器人底盘(11)-PIBOT的控制及校准

IMU校准

参见ROS机器人底盘(25)-PIBOT的IMU校准

9. ROS建图与导航

9.1 概述

ROS驱动中提供了cmd_vel的订阅及odom的发布，至此再需要一个激光雷达就可以完成建图了

9.2 建图

在树莓派/RK3288/RK3399运行pibot_gmapping或roslaunch pibot_navigation gmapping.launch
在用户主机运行roslaunch pibot_navigation view_nav.launch或者pibot_view

两种建图方法

• 运行roslaunch pibot keyboard_teleop.launch或者roslaunch pibot joystick.launch即可通过键盘或者遥控手柄开始建图
• 直接选择导航的点(2D Nav Goal)开始建图

保存地图

• 运行下列命令即可(xxx为自定义名称）

roslaunch pibot_navigation save_map.launch map_name:=xxx

或者

roscd pibot_navigation/maps/
rosrun map_server map_saver -f xxx`

可以看到生成2个文件

10 导航

单点导航测试

在树莓派/RK3288/RK3399运行roslaunch pibot_navigation nav.launch map_name:=xxx.yaml
在用户主机运行pibot_view或roslaunch pibot_navigation view_nav.launch，通过RViz提供的功能既可以完成导航测试(这里需要先指定初始位置）

如果直接运行roslaunch pibot_navigation nav.launch而不指定map_name参数则使用默认参数，nav.launch文件中可以设置默认使用的地图文件

多点导航

可以通过修改pibot/scripts中的navigation_demo.py的python脚本完成单点和多点的导航
具体可以参考ROS机器人底盘(18)-如何在实际项目中应用ROS导航相关（1）

11. 模拟器

PIBOT包内置了模拟器，可以直接运行模拟导航

• 运行roslaunch pibot_simulator nav.launch或者pibot_simulator
• 运行roslaunch pibot_navigation view_nav.launch
  这样无需小车也可以模拟导航了

12. Android App

12.1相关功能

保证手机跟跟PC或者树莓派/RK3288/RK3399连接同一个网络，保证手机能够访问到roscore(export ROS_IP=XXX.XXX.XXX.XXX)具体参见ROS多机的通讯配置

修改Master URI选择roscore的URI 点击CONNECT
切换Camera View与Map View

android_app

• Set Pose在地图长按 相当于Rviz中的 2D Pose Estimate
• Set Goal在地图长按 相当于Rviz中的 2D Nav Goal
• 左下角Joystick可以发出cmd_vel topic控制小车移动

12.2 显示视频

显示视频需要硬件摄像头支持同时在PC或者树莓派/RK3288/RK3399启动roslaunch pibot usb_camera.launch
或者直接浏览器访问192.168.12.1:8080选择相应的Topic即可

192.168.12.1为设备地址, 以具体设备为准

13. IMU的相关包使用

装有IMU的PIBOT系列小车，底层提供IMU的数据采集，上层提供了IMU的互补滤波以及融合里程计和IMU的扩展的卡尔曼滤波包robot_pose_ekf
启动时只需相应的with_imu的launch文件,例如
roslaunch pibot_bringup bringup_with_imu.launch或者pibot_bringup_with_imu
roslaunch pibot_navigation gammping_with_imu.launch或者pibot_gmapping_with_imu
roslaunch pibot_navigation nav_with_imu.launch或者pibot_naviagtion_with_imu
具体可以参考ROS机器人底盘(22)-IMU和里程计融合
ROS机器人底盘(23)-IMU和里程计融合与单独编码器里程计的对比测试