👸🏻 🏀 😊 रास्पबेरी पाई पर आरओएस स्थापित करें 🎼 👂🏻 💯

मैंने पहले से ही पिछले लेख में ROS रोबोटिक प्लेटफॉर्म के साथ Arduino माइक्रोकंट्रोलर की बातचीत के लिए rosserial_arduino स्थापित करने के बारे में पहले ही लिखा था। rosserial_arduino ROS प्लेटफ़ॉर्म के लिए डिज़ाइन किए गए rosserial स्टैक का एक पैकेज है और Arduino बोर्ड को एक स्टैंडअलोन ROS नोड में बदल देता है जिसके साथ सिस्टम के अन्य घटक बातचीत कर सकते हैं। रोबोट परियोजनाओं के लिए Arduino का उपयोग करते समय, एक महत्वपूर्ण सीमा है: Arduino का उपयोग पूर्ण कंप्यूटिंग कंप्यूटिंग नोड के रूप में नहीं किया जा सकता है जो रोबोट के सामान्य कामकाज के लिए आवश्यक सभी संचालन को संभाल सकता है। उदाहरण के लिए, आप कंप्यूटर विज़न कार्यों के लिए उस पर OpenCV स्क्रिप्ट नहीं चला सकते हैं। इस लेख में मैं अपने अनुभव के बारे में बात करना चाहता हूं एक ROS सिस्टम स्थापित करना और पहले से ही परिचित rosserial_arduino पैकेज का उपयोग करके एक Arduino को एक रास्पबेरी पाई माइक्रो कंप्यूटर से कनेक्ट करना।

प्रेरणा

Rosserial_arduino प्लेटफ़ॉर्म को जानने के बाद, मेरे पास एक सवाल था: क्या मैं किसी तरह Arduino का उपयोग अधिक शक्तिशाली माइक्रो कंप्यूटर के साथ मिलकर कर सकता हूं जैसे कि लैपटॉप से रोबोट को अधिक स्वतंत्र बनाने के लिए।
तब मुझे रास्पबेरी पाई माइक्रो कंप्यूटर पर आरओएस की कोशिश करने का विचार था। रास्पबेरी पाई बोर्ड पर एक स्टैंड-अलोन मिनी-कंप्यूटर है। इसमें एक सीपीयू चिप, एक ग्राफिक्स चिप, एक एसडी कार्ड स्लॉट, एक ईथरनेट इनपुट, कई यूएसबी इंटरफेस और एक मॉनिटर कनेक्ट करने के लिए एक एचडीएमआई वीडियो आउटपुट है। आप USB इनपुट्स के लिए एक माउस, कीबोर्ड और एक बाहरी HDD कनेक्ट कर सकते हैं।
रास्पबेरी पाई और Arduino का संयोजन बहुत आशाजनक है और रोबोट परियोजनाओं में बार-बार उपयोग किया गया है।
रास्पबेरी पाई आपको एक कैमरा (वेब कैमरा या विशेष आरपीआई बोर्ड कैमरा) कनेक्ट करने की अनुमति देता है। एक संशोधित Arduino Uno बोर्ड पर एक साधारण पहिया वाला रोबोट एक साल पहले मेरे हाथों में गिर गया था। अभी-अभी, मेरे हाथों में रास्पबेरी पाई मॉडल बी था।

रास्पबेरी पाई पर ओएस स्थापित करना

सबसे पहले आपको "रास्पबेरी" पर लिनक्स वितरण स्थापित करने की आवश्यकता है। ऐसा करने का सबसे आसान तरीका NOOBS OS इंस्टॉलेशन मैनेजर है। यह कैसे करना है यह आधिकारिक रास्पबेरी पाई पोर्टल पर इस मैनुअल में पढ़ा जा सकता है ।
मैंने रास्पियन को स्थापित करने के लिए चुना, एक संशोधित डेबियन वितरण जो विशेष रूप से रास्पबेरी के लिए डिज़ाइन किया गया है।
नोट: मॉनिटर कनेक्ट करते समय, अक्सर चित्र प्रदर्शित करने में समस्याएं होती हैं, विशेष रूप से, यह पुराने मॉनिटर के साथ होता है जिसमें एचडीएमआई इनपुट नहीं होता है। यहां config.txt फ़ाइल हमारी सहायता के लिए आती है - मॉनिटर सेटिंग्स के लिए रास्पबेरी कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइल। कुछ मामलों में, यह पहले से ही सिस्टम इमेज आर्काइव (रास्पियन) में है, एनओओबीएस के मामले में इसे एसडी कार्ड की जड़ में बनाने की आवश्यकता है।
फ़ाइल में निम्न पंक्तियाँ डालें:

# For more options and information see
# http://www.raspberrypi.org/documentation/configuration/config-txt.md
# Some settings may impact device functionality. See link above for details
 
# uncomment if you get no picture on HDMI for a default "safe" mode
hdmi_safe=1
 
# uncomment this if your display has a black border of unused pixels visible
# and your display can output without overscan
#disable_overscan=1
 
# uncomment the following to adjust overscan. Use positive numbers if console
# goes off screen, and negative if there is too much border
#overscan_left=16
#overscan_right=16
#overscan_top=16
#overscan_bottom=16
 
# uncomment to force a console size. By default it will be display's size minus
# overscan.
#framebuffer_width=1280
#framebuffer_height=720
 
# uncomment if hdmi display is not detected and composite is being output
hdmi_force_hotplug=1
 
# uncomment to force a specific HDMI mode (this will force VGA)
#hdmi_group=1
#hdmi_mode=1
 
# uncomment to force a HDMI mode rather than DVI. This can make audio work in
# DMT (computer monitor) modes
#hdmi_drive=2
 
# uncomment to increase signal to HDMI, if you have interference, blanking, or
# no display
config_hdmi_boost=4
 
# uncomment for composite PAL
#sdtv_mode=2
 
#uncomment to overclock the arm. 700 MHz is the default.
#arm_freq=800

इस मामले में, महत्वपूर्ण लाइनें हैं:

hdmi_safe=1
…
hdmi_force_hotplug=1
…
config_hdmi_boost=4

मेरे मामले में, इन सेटिंग्स ने वीजीए इनपुट के साथ मॉनिटर पर सही छवि प्राप्त करना संभव बना दिया।

रिमोट एक्सेस को रास्पबेरी पाई से कॉन्फ़िगर करें

आप SSH के माध्यम से नेटवर्क पर रास्पबेरी पाई बोर्ड से कनेक्ट कर सकते हैं। ऐसा करने के लिए, रास्पबेरी पाई को ईथरनेट केबल के माध्यम से या तो नेटवर्क से जोड़ा जाना चाहिए (इसके लिए बोर्ड पर एक विशेष इनपुट है) या यूएसबी पोर्ट से जुड़े वाई-फाई एडाप्टर के माध्यम से। जब आप एक ईथरनेट केबल कनेक्ट करते हैं, तो रास्पबेरी स्वचालित रूप से नेटवर्क पर एक आईपी पता प्राप्त करता है और तुरंत उपलब्ध हो जाता है।
यदि आप एक एडाप्टर का उपयोग करते हैं, तो आपको कई सरल प्रक्रियाएं करने की आवश्यकता होती है।
मैंने निम्नलिखित TPLINK Wi-Fi एडेप्टर का उपयोग किया:

एडेप्टर को USB पोर्ट से कनेक्ट करें और जांचें कि सिस्टम में डिवाइस कमांड द्वारा पता लगाया गया है या नहीं

$ iwconfig

अब हम उपलब्ध वायरलेस नेटवर्क को खोजने के लिए स्थान को स्कैन करते हैं:

$ sudo iwlist wlan0 scan

कमांड आउटपुट में ESSID फ़ील्ड एक्सेस पॉइंट के नाम को इंगित करता है।
अब WPA_supplicant उपयोगिता का उपयोग करके WPA एन्क्रिप्शन के लिए एक्सेस प्वाइंट से कनेक्ट करें।
Wpa_passphrase उपयोगिता का उपयोग करना, जो wpa_supplicant पैकेज का हिस्सा है, हम एक्सेस कुंजी के आधार पर एक पासवर्ड उत्पन्न करते हैं:

$ wpa_passphrase <hotspot_name> <hotspot_access_key>

जहाँ hotspot_name और hotspot_access_key क्रमशः पहुँच बिंदु और पहुँच कुंजी का नाम है।
उपयोगिता जनित पीएससी स्ट्रिंग लौटाती है।
इसके बाद, नेटवर्क ssid और psk लाइन वाले पूरे नेटवर्क ब्लॉक को कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइल /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf और सहेजे गए फ़ाइल के अंत में डाला जाता है। अंत में, हम अपने रास्पबेरी पाई को रिबूट करते हैं और नेटवर्क कनेक्शन की जांच करते हैं।
कंप्यूटर पर टर्मिनल में SSH के माध्यम से कनेक्ट करने के लिए, आपको कमांड चलाने की आवश्यकता है:

$ ssh pi@<raspi_ip>

जहाँ <raspi_ip> रास्पबेरी आईपी पता है, जिसे रास्पबेरी टर्मिनल में सीधे निष्पादित इफकोनिग कमांड द्वारा पहचाना जा सकता है।
चित्रमय अनुप्रयोगों को चलाने की क्षमता के साथ SSH के माध्यम से कनेक्ट करने के लिए, कमांड का उपयोग करें:

$ ssh -X pi@<raspi_ip>

आप वर्चुअल नेटवर्क कंप्यूटिंग (VNC) प्रोग्राम का उपयोग करके दूरस्थ डेस्कटॉप मोड में "मलिंका" से जुड़ सकते हैं। प्रबंधन कीबोर्ड और माउस आंदोलनों को एक कंप्यूटर से दूसरे कंप्यूटर पर स्थानांतरित करने और कंप्यूटर नेटवर्क के माध्यम से स्क्रीन की सामग्री को रिले करने के द्वारा प्रबंधन किया जाता है। VNC सिस्टम प्लेटफ़ॉर्म स्वतंत्र है।
सबसे पहले, टर्मिनल में कमांड का उपयोग करके रास्पबेरी पाई पर VNC सर्वर स्थापित करें:

$ sudo apt-get install tightvncserver

स्थापना पूर्ण होने के बाद, कमांड चलाएँ:

$ vncserver :1 -geometry 1280x800 -depth 16

यह कमांड VNC सर्वर शुरू करेगा। इस मामले में, इसका मतलब है कि एक वर्चुअल एक्स-सेशन चल रहा है (रास्पबेरी पाई डेस्कटॉप की आभासी प्रस्तुति)। अब, VNC क्लाइंट शुरू करने और इसे कनेक्ट करने के बाद, आप इस वर्चुअल डेस्कटॉप से कनेक्ट हो जाएंगे।
पैरामीटर: 1 उस पोर्ट नंबर को परिभाषित करता है जिस पर VNC प्रक्रिया चलेगी। ज्यामिति पैरामीटर वर्चुअल डेस्कटॉप का रिज़ॉल्यूशन (इस मामले में, आकार) सेट करता है। गहराई पैरामीटर बिट्स (8, 16 और 24 में डेस्कटॉप डिस्प्ले की रंग गहराई को निर्धारित करता है, डिफ़ॉल्ट 16 है)।
पहली शुरुआत में, वीएनसी सर्वर आपको एक पासवर्ड दर्ज करने के लिए कहेगा, जिसे दूरस्थ डेस्कटॉप से कनेक्ट करते समय अनुरोध किया जाएगा।
अब डेस्कटॉप कंप्यूटर पर VNC क्लाइंट स्थापित करें:

$ sudo apt-get install xtightvncviewer

हम "मलिंका" दूरस्थ डेस्कटॉप से कनेक्ट करने के लिए तैयार हैं:

$ vncviewer <raspi_ip>:1

और पासवर्ड दर्ज करें।
इसके समान एक डेस्कटॉप छवि के साथ एक विंडो खुलती है:

यह ध्यान देने योग्य है कि हर बार जब आप रास्पबेरी को रिबूट करते हैं, तो वीएनसी सर्वर को पुनरारंभ करने की आवश्यकता होती है।

Arduino को Raspberry Pi से कनेक्ट करें

Arduino को रास्पबेरी पाई से आसानी से एक नियमित कंप्यूटर से जोड़ा जा सकता है। आरंभ करने के लिए, रास्पबेरी पाई पर Arduino IDE स्थापित करें:

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install arduino

Arduino IDE कमांड लॉन्च करें:

$ arduino

Arduino IDE अपने USB प्रोग्रामिंग केबल के माध्यम से रास्पबेरी पाई से जुड़ता है। इस तरह के कनेक्शन के लिए आवश्यक है कि सीरियल कंसोल को काट दिया जाए। डिफ़ॉल्ट रूप से, रास्पबेरी पाई बूट जानकारी प्रदान करने के लिए सीरियल पोर्ट (GPIO14-GPIO15) को कॉन्फ़िगर करता है। यह आपको एक कनेक्टेड डिवाइस के माध्यम से अपने रास्पबेरी पाई में लॉगिन करने की भी अनुमति देता है। Arduino को प्रोग्राम करने में सक्षम होने के लिए, आपको डिफ़ॉल्ट रूप से इस विकल्प को अक्षम करना होगा।
प्राधिकरण को अक्षम करने के लिए, इनटैब सिस्टम फ़ाइल को संपादित करें:

$ sudo nano /etc/inittab

लाइन खोजें:

T0:23:respawn:/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 vt100

इसे टिप्पणी करें:

#T0:23:respawn:/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 vt100

उसके बाद, फ़ाइल को सहेजें और बंद करें।
बूट करते समय, रास्पबेरी पाई सीरियल पोर्ट पर डिबगिंग संदेश भेजता है। यह कुछ मामलों में उपयोगी हो सकता है, लेकिन अब हमें इस कार्यक्षमता को अक्षम करने की आवश्यकता है। ऐसा करने के लिए, cmdline.txt सिस्टम फ़ाइल को संपादित करें:

$ sudo nano /boot/cmdline.txt

लाइन खोजें:

dwc_otg.lpm_enable=0 console=ttyAMA0,115200 kgdboc=ttyAMA0,115200 console=tty1 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 elevator=deadline rootwait

और इस तरह एक लाइन प्राप्त करने के लिए कंसोल पैरामीटर ब्लॉक को हटा दें:

dwc_otg.lpm_enable=0 console=tty1 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 elevator=deadline rootwait

फ़ाइल को सहेजें और बंद करें।
सिस्टम द्वारा लागू किए जाने वाले परिवर्तनों के लिए, आपको रास्पबेरी पाई को पुनः आरंभ करने की आवश्यकता है:

$ sudo reboot

अब आप रास्पबेरी पाई पर Arduino बोर्ड को USB पोर्ट से कनेक्ट कर सकते हैं, अपने Arduino बोर्ड मॉडल के लिए Arduino IDE कॉन्फ़िगर कर सकते हैं और स्केच को इसमें अपलोड कर सकते हैं।

ROS और rosserial_arduino सेट करना

मैंने ROS इंडिगो को स्थापित करने के लिए चुना। आरओएस इंडिगो इंस्टॉलेशन निर्देशों को आधिकारिक पेज पर विस्तार से वर्णित किया गया है ।
मैं ROS-Comm स्थापना विकल्प स्थापित करने की सलाह देता हूं। अपने स्वयं के अनुभव से, मैं कह सकता हूं कि डेस्कटॉप विकल्प को स्थापित करने में दोपहर के क्रम का बहुत लंबा समय लग सकता है।
ROS स्थापित करने और rosdep उपयोगिता के साथ सभी निर्भरता को हल करने के बाद, हम बस catkin_workspace को संकलित करते हैं:

$ catkin_make
$ catkin_make install

रास्पबेरी पाई पर rosserial_arduino स्केच चल रहा है

अब हमारे पास rosserial_arduino स्थापित है और हम इसे चला सकते हैं:

$ roslaunch rosserial_python serial_node.py /de/ttyACM0

रोसेरियल सर्वर शुरू करते समय, एक त्रुटि हो सकती है: diagnostic_msgs.msg नाम का कोई मॉड्यूल नहीं।
समस्या को हल करने के लिए, आपको आधिकारिक ROS रिपॉजिटरी से ROS संदेशों के स्रोत को डाउनलोड करने की आवश्यकता है - सामान्य_msgs जो इंस्टॉलेशन में नहीं हैं, और इसे कार्यस्थान फ़ोल्डर में रोसेरियल पैकेज फ़ोल्डर में लोड करें, फिर ROS संकलित करें:

$ catkin_make install

टिप्पणी! Arduino IDE में स्केच लोड करते समय, "घातक त्रुटि: स्ट्रिंग: ऐसी कोई फ़ाइल या निर्देशिका संकलन समाप्त नहीं" त्रुटि हो सकती है। इसका मतलब यह है कि हमारे पास ros_lib में ROS संदेश प्रकार हैं, लेकिन उन्हें Arduino के लिए इसी प्रकार में भी संकलित किया जाना चाहिए। आपको उन्हें इस तरह संकलित करने की आवश्यकता है:

$ cd <sketchbook>/libraries
$ rm -rf ros_lib
$ rosrun rosserial_python make_libraries.py .

अब आप रास्पबेरी पाई पर rosserial_arduino के साथ उसी तरह काम कर सकते हैं जैसे कि एक नियमित कंप्यूटर पर: नोड बनाएं, विषयों की सदस्यता लें, विषयों को प्रकाशित करें, आदि।
आप रास्पबेरी पाई से एक आरपीआई बोर्ड कैमरा कनेक्ट कर सकते हैं और कंप्यूटर विज़न कार्यों को करने के लिए cv_bridge ROS पैकेज (OpenCV के साथ बातचीत के लिए ROS इंटरफ़ेस, विवरण यहाँ पाया जा सकता है ) का उपयोग कर सकते हैं।
वैसे, मेरा रोबोट पूरी तरह से सशस्त्र है:

निष्कर्ष

मुझे उम्मीद है कि रास्पबेरी पाई पर आरओएस के साथ काम करना शुरू करने के लिए यह लेख आपके लिए एक अच्छा इनपुट होगा और आपके पास Arduino या इस प्रकार के अन्य माइक्रोकंट्रोलर्स के साथ संयोजन में रास्पबेरी पाई का उपयोग करने के लिए अपने स्वयं के विचार होंगे। मैं आपको अपने प्रयोगों और परियोजनाओं में शुभकामनाएं देता हूं और मुझे आशा है कि मैं जल्द ही भविष्य के लेखों में अपने नए विचारों को साझा करूंगा!

पुनश्च: वी। पेटिन की पुस्तक "इलेक्ट्रॉनिक्स" से कुछ निर्देश लिए गए हैं। रास्पबेरी पाई माइक्रो कंप्यूटर। प्रैक्टिकल गाइड। "

रास्पबेरी पाई पर आरओएस स्थापित करें