機器人控制器編程課程-教案03-進階

  • 2019 年 10 月 6 日
  • 筆記

版權聲明：本文為部落客原創文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版權協議，轉載請附上原文出處鏈接和本聲明。

本文鏈接：https://blog.csdn.net/ZhangRelay/article/details/101011276

先簡要複習一下上次課的內容，主要介紹了一些理論上的知識，希望有一個宏觀上的概念。

比如點-線-面-體，>感知<~~>控制<的維度需要匹配等。更多詳細內容可以查看：

機器人感知-視覺部分：https://blog.csdn.net/ZhangRelay/article/details/81352622

並思考：二維空間導航與三維空間抓取操作的異同之處？

機器人的空間、時間和頻率

同時可以回顧，資訊傳輸的時間與頻率的關係，各種維度的資訊需要的數據頻寬。

書中40頁先講述了數字IO，然後在54頁講解了模擬IO。這些都是arduino本身具備的功能。

串口的使用（67頁），類似於點對點的網路，使得其可以與其他單片機或各種支援串口通訊的設備交互資訊。

時間控制函數也需要理解後再掌握其用法。

arduino是一款典型的開源IoT設備，課程本身只針對講解C語言編程和ROS介面。

但是arduino玩法是非常多了（APP與API），下面簡單列一下，有興趣的小夥伴可以自己動手嘗試起來：

全模擬：7 best Arduino simulators for PC to use today

課程重點講解Proteus 8 + Arduino：

模擬輸入調節LED閃爍時間

Matlab：完美支援，自主學習探索

Arduino Support from MATLAB

Python：Arduino-Python3-Command-API

arduino-python教程

JavaScript：http://johnny-five.io/

johnny-five

總之，目前主流的程式語言，都可以實現對Arduino直接或者間接程式碼調試！！！（ROS部分稍後詳細介紹）

程式碼也不想寫，可不可以呢？Scratch+Arduino，需要先安裝插件。

Chrome插件

這裡需要注意，下圖中間的arduino指示燈：

黃色-設備未連接

配置正確後，可以進行框圖程式設計。

雲端編程，免費的雲端ROS學習體驗環境可以參考如下鏈接：

https://www.shiyanlou.com/courses/854

arduino自然也提供了類似功能，不需要在本地安裝arduino IDE：

create

原理示意圖

連線示意圖

編譯程式並下載

下載成功！

C語言編程官方案例

1.基礎知識 Basics

  • Analog Read Serial：讀取電位計，將其狀態輸出到Arduino串列口監視器。
  • Bare Minimum：啟動Arduino所需的最少程式碼。
  • Blink：打開和關閉LED。
  • Digital Read Serial：讀取開關量，將狀態發布到Arduino串列監視器。
  • Fade（呼吸燈）：演示使用模擬輸出實現漸變亮度的LED。
  • Read Analog Voltage：讀取模擬輸入並將電壓發布到串口監視器。

2.數字量 Digital

3.模擬量 Analog

  • Analog In Out Serial：讀取模擬輸入引腳，輸出結果，然後使用該數據調暗或增亮LED。
  • Analog Input：使用電位計控制LED的閃爍。
  • Analog Write Mega：使用Arduino Mega板逐個打開和關閉12個LED。
  • Calibration：定義預期模擬感測器值的最大值和最小值。
  • Fading：使用模擬輸出（PWM引腳）緩慢變化亮度的LED。
  • Smoothing：平滑模擬輸入的多個讀數。

4.通訊 Communication

這些示例包括允許Arduino與電腦上運行的Processing進行通訊的程式碼。有關更多資訊或下載Processing，請參閱processing.org。還有Max / MSP修補程式也可以與每個Arduino進行通訊。有關Max / MSP的更多資訊，請參閱Cycling 74。

  • ASCIITable：演示Arduino的高級串列輸出功能。
  • Dimmer：移動滑鼠以改變LED的亮度。
  • Graph：將數據發送到電腦並在Processing中繪製圖表。
  • Midi：連續發送MIDI音符資訊。
  • Multi Serial Mega：使用Arduino Mega上提供的兩個串列埠。
  • Physical Pixel：通過Processing或Max / MSP向Arduino發送數據來打開和關閉LED。
  • Read ASCII String：解析以逗號分隔的整數字元串以調節LED亮度。
  • Serial Call Response：使用呼叫和響應（握手）方法發送多個變數。
  • Serial Call Response ASCII：使用呼叫和響應（握手）方法發送多個變數，並在發送之前對值進行ASCII編碼。
  • Serial Event：演示SerialEvent（）的使用。
  • Serial Passthrough：演示如何虛擬連接Serial和Serial1。
  • Virtual Color Mixer：將多個變數從Arduino發送到您的電腦，並在Processing或Max / MSP中讀取它們。

5.控制結構 Control Structures

6.感測器 Sensors

  • ADXL3xx：讀取ADXL3xx加速度計。
  • Knock：用壓電元件檢測敲擊。
  • Memsic2125：雙軸加速度計。
  • Ping：使用超聲波測距儀檢測物體。

7.顯示 Display

8.字元串 Strings

9. USB （此部分課程中不講解C語言版本，UNO不支援！但是通過ROS可以UNO功能極大擴展）

鍵盤和滑鼠示例是Leonardo，Micro和Due獨有的。演示了如何使用板上獨有的庫。

鍵盤 KEYBOARD

滑鼠 MOUSE

10. Starterkit和BasicKit

套件中包含的Project Book中提供 了StarterKit示例的教程，如果您購買了BasicKit，將能夠在Project Ignite上在線訪問項目。

11. Arduino ISP

Arduino ISP將Arduino轉變為在線編程器，重新編程AtMega晶片。如果需要在Arduino上重新載入引導載入程式，如果 從面板上的Arduino轉到AtMega ，或者如果在麵包板上製作自己的Arduino兼容電路，則非常有用。

ROS介面官方案例

  1. Arduino IDE設置 本教程逐步介紹如何設置Arduino IDE以使用rosserial。
  2. Hello World（發布器示例） 本教程逐步介紹如何使用rosserial創建發布器。
  3. 閃爍LED Blink（接收器示例） 本教程逐步介紹如何將rosserial與接收器一起使用。
  4. 記錄rosserial 本教程逐步介紹了如何使用rosserial的日誌記錄。
  5. 使用時間和坐標變換TF 本教程介紹如何使用ros :: Time和TF在Arduino上創建tf發布者。
  6. 溫度感應器 使用TMP102測量溫度
  7. 按鈕 監視按鈕並在ROS中發布其狀態
  8. 用rosserial_arduino來製作CMake 本教程介紹如何將CMake構建系統與rosserial_arduino一起使用。
  9. 伺服控制器示例 使用rosserial和Arduino控制R / C伺服的教程
  10. IR Ranger教程 使用帶有rosserial和Arduino的IR Ranger
  11. SRF08超聲波感測器 在本教程中，我們將使用Arduino和SRF08超聲波感測器作為測距儀.SRF08通過SPI / I2C與Arduino通訊。
  12. BlinkM教程 使用Arduino和rosserial通過ROS控制BlinkM
  13. Arduino示波器 在本教程中，我們將使用Arduino的ADC（模數轉換器）和rqt_plot製作一個簡易的示波器。
  14. NodeHandle和ArduinoHardware的高級配置。 本教程逐步介紹如何配置NodeHandle和ArduinoHareware以更好地滿足用戶需求。

rosserial overview:

配置具體內容參考初識，鏈接如下：

https://blog.csdn.net/ZhangRelay/article/details/100385715

了解Arduino和ROS之後，如何將兩者聯繫起來呢？

這裡以最新版本的ROS 1 Melodic做介紹。安裝對應功能包：

sudo apt install ros-melodic-rosserial-arduino

全部支援的串口通訊方式有：

ros-melodic-rosserial ros-melodic-rosserial-server ros-melodic-rosserial-arduino ros-melodic-rosserial-server-dbgsym ros-melodic-rosserial-client ros-melodic-rosserial-tivac ros-melodic-rosserial-embeddedlinux ros-melodic-rosserial-vex-cortex ros-melodic-rosserial-mbed ros-melodic-rosserial-vex-v5 ros-melodic-rosserial-msgs ros-melodic-rosserial-windows ros-melodic-rosserial-python ros-melodic-rosserial-xbee

安裝完成後，進行環境配置：

打開Arduino IDE（本文版本為1.8.9），直接進入庫管理（library Manager），在搜索框輸入ros查找：

rosserial arduino庫 確保Rosserial Arduino Library 0.7.9安裝完成。

這時候，就可以在文件File，示例Examples，自定義示例Costom中找到豐富的示例：

rosserial arduino library 打開一個示例看一看吧，Blink（ROS版本）：

/* * rosserial Subscriber Example * Blinks an LED on callback */ #include <ros.h> #include <std_msgs/Empty.h> ros::NodeHandle nh; void messageCb( const std_msgs::Empty& toggle_msg){ digitalWrite(13, HIGH-digitalRead(13)); // blink the led } ros::Subscriber<std_msgs::Empty> sub("toggle_led", &messageCb ); void setup() { pinMode(13, OUTPUT); nh.initNode(); nh.subscribe(sub); } void loop() { nh.spinOnce(); delay(1); } 注意串口許可權問題，sudo chmod 777 /dev/ttyACM0。/dev/ttyACM0為對應串口號。

程式上傳至開發版後，依次運行如下命令：

1. roscore

2. rosrun rosserial_python serial_node.py /dev/ttyACM0

使用如下命令開關LED燈：

rostopic pub toggle_led std_msgs/Empty –once 閃爍：

rostopic pub toggle_led std_msgs/Empty -r 2

/* * rosserial PubSub Example * Prints "hello world!" and toggles led */ #include <ros.h> #include <std_msgs/String.h> #include <std_msgs/Empty.h> ros::NodeHandle nh; void messageCb( const std_msgs::Empty& toggle_msg){ digitalWrite(13, HIGH-digitalRead(13)); // blink the led } ros::Subscriber<std_msgs::Empty> sub("toggle_led", messageCb ); std_msgs::String str_msg; ros::Publisher chatter("chatter", &str_msg); char hello[13] = "hello world!"; void setup() { pinMode(13, OUTPUT); nh.initNode(); nh.advertise(chatter); nh.subscribe(sub); } void loop() { str_msg.data = hello; chatter.publish( &str_msg ); nh.spinOnce(); delay(500); }

pubsub

rosgraph ————————————————

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