आरओएस के साथ ओएमवर, पहला कदम

प्रारंभ में, ओमोवर को सरल pfodApp और मोडबस नियंत्रण इंटरफेस के लिए डिज़ाइन किया गया था। पहला एक उच्च-स्तरीय पाठ प्रोटोकॉल है जिसमें मेनू और नियंत्रण आदेश प्रसारित होते हैं, और दूसरा एक प्रसिद्ध है, लेकिन इस एप्लिकेशन में बहुत सुविधाजनक चीज नहीं है, क्योंकि इसे नियंत्रण कार्यक्रम की आवश्यकता होती है ताकि सभी उपयोग किए गए सेंसर की स्थिति को "मैन्युअल रूप से" चुना जा सके। इसलिए, धीरे-धीरे आरओएस (रोबोट ओएस) पर स्विच करने का निर्णय लिया गया, जो विभिन्न रोबोटों को नियंत्रित करने के लिए व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली रूपरेखा है।





फिलहाल, आरओएस समर्थन प्रारंभिक चरण में है, जिसमें केवल सरल सरणियों (कई आरओएस पुस्तकालयों द्वारा प्रस्तुत विशेष संदेश स्वरूपों का उपयोग किए बिना), डिबग लॉग और pfodApp / मोडेम प्रारूप में आदेशों के नियंत्रण प्रवाह के बिना, संभावना के बिना सेंसर से सूचना के प्रसारण सहित है। वास्तव में मानक ROS उपकरणों के साथ रोबोट को नियंत्रित करते हैं। यही है, रोबोट को उसके स्थान से स्थानांतरित करने या रोबोट के किसी भी आंतरिक सेटिंग को बदलने के लिए, आपको इसे pfodApp प्रारूप में एक पाठ कमांड भेजने की आवश्यकता होगी। लेकिन इस तरह के कटे-फटे रूप में भी - आप रोबोट के साथ जो हो रहा है, उसे आसानी से प्रसारित और रिकॉर्ड कर सकते हैं, मानक ROS (rviz) टूल में इसके आंदोलनों की कल्पना कर सकते हैं, साथ ही अतिरिक्त कार्यों के लिए सेवाएं जोड़ सकते हैं। उदाहरण के लिए, पार्किंग स्टेशन पर सटीक आगमन के लिए omower_seeker.py द्वारा प्रदान किए गए दृश्य टेम्पलेट (चेकरबोर्ड) की दिशा में सवारी करने का अवसर।

तस्वीर रोबोट में डेटा धाराओं को दिखाती है। ऑरेंज पीआई ज़ीरो पर मुख्य आरओएस सेवाओं को निष्पादित किया जाता है, जो रोबोट बोर्ड पर एक विशेष स्लॉट में अटक जाता है (एक परीक्षण मशीन पर रास्पबेरी पीआई 3 का उपयोग किया जाता है, इसी तरह से जुड़ा हुआ है - सीरियल पोर्ट के माध्यम से)। Rosserial इंटरफ़ेस के माध्यम से, रोबोट सेंसर से संदेश प्रसारित करता है (जैसे / imu / ओरिएंटेशन या / मोटर्स / PWM), पाठ प्रारूप में इसके डिबग लॉग और pfodApp में मेनू / संदेश के उत्पादन या पाठ कर्नेल या मोडबस की एक धारा प्राप्त करने के लिए ROS कर्नेल में संदेश। अनुरोध किया जा रहा। दो अतिरिक्त रास्पबेरी पीआई ज़ीरो कैमरों से छवियों की धाराओं के साथ आते हैं, लेकिन जैसा कि अभ्यास से पता चला है, ऐसी योजना के साथ स्टीरियो छवियों को संसाधित करने के लिए सामान्य सिंक्रनाइज़ेशन प्राप्त करना असंभव है (गुणवत्ता नीचे दी गई तस्वीर में दिखाई दे रही है), इसलिए एक सामान्य स्टीरियो कैमरा जल्द ही बदल दिया जाएगा।

ओएमओआर में आरओएस एकीकरण की डिग्री धीरे-धीरे विस्तार करेगी, रोबोट के सभी आंतरिक चर तक पूर्ण पहुंच प्रदान करने और मानक आरओएस टूल (जैसे कि cmd_vel संदेश जो आवश्यक गति निर्दिष्ट करते हैं) के माध्यम से इसे प्रबंधित करने की क्षमता।



मैं आपको omower_seeker.py मॉड्यूल के बारे में थोड़ा और बताऊंगा, उदाहरण के रूप में OMM में फ़ंक्शन जोड़ने के लिए ROS का उपयोग करना। इसका उद्देश्य काफी सरल है - शतरंज की दिशा में जाने के लिए, वास्तविक समय में अपने मार्ग को समायोजित करना। इस सुविधा का उपयोग घास काटने की मशीन को पार्किंग स्टेशन तक ले जाने के लिए किया जाएगा, जहां यह अपनी बैटरी को जल्दी से चार्ज कर सकता है। कैमरों में से एक से छवि का विश्लेषण करते हुए, मॉड्यूल दो कोणों की गणना करता है (कैमरे के केंद्र से बोर्ड के विचलन के कोण और सीधा के सापेक्ष बोर्ड के रोटेशन के कोण) और उन्हें आंतरिक साधक मॉड्यूल (omower-seeker.h / cpp में OMower SDK) को एक पाठ कमांड के रूप में प्रसारित करता है।



बाह्य रूप से, यह काफी सरल कार्य जैसा दिखता है, लेकिन वास्तविक जीवन में एक गंभीर समस्या है - रोबोट में निर्मित माइक्रो कंप्यूटर पर छवि प्रसंस्करण की गति। जैसा कि अभ्यास से पता चलता है, अपेक्षाकृत कम-शक्ति वाले ऑरेंज पीआई और रास्पबेरी पाई का उपयोग करते समय छवि में opencv में पैटर्न की खोज की गति बहुत कम है और अस्थिर है, 640x480 के एक संकल्प में दसियों से सैकड़ों मिलीसेकंड तक ले जा रहा है, जो ड्राइविंग के दौरान आवश्यक मार्ग से विचलन में बदल जाता है, क्योंकि रोबोट। यहां तक ​​कि अपनी कम गति के साथ, इस समय के दौरान एक पर्याप्त कोण को चालू करने या अपेक्षाकृत बड़ी दूरी की यात्रा करने का प्रबंधन करता है। दरअसल, यही कारण है कि न्यूनतम कोशिकाओं वाला एक शतरंजबोर्ड चुना गया था, क्योंकि अन्य टेम्पलेट्स को और भी अधिक समय लगता है।

दृश्य टेम्पलेट के लिए लंबे खोज समय की भरपाई करने के लिए, एक कम्पास योजना का उपयोग किया जाता है - रोबोट माइक्रोकंट्रोलर अपने मूल्यों को हर 100 मिलीसेकंड में संग्रहीत करता है, पिछले पांच सेकंड में पांच नमूनों को संग्रहीत करता है (अब विश्लेषण को केवल त्याग दिया जाता है, क्योंकि वे सटीक नेविगेशन के लिए बहुत कम उपयोग होते हैं)। Omower_seeker.py (जो भी टेम्पलेट खोज समय को माइक्रोकंट्रोलर तक पहुंचाता है) से परिकलित कोणों को सहेजे गए कम्पास मान का उपयोग करके वास्तविक रोटेशन कोण पर पुनर्गणना की जाती है, जो खोज समय से 100 मिलीसेकंड से अधिक नहीं है, और रोबोट इस कोण के साथ यात्रा करता है। यह आपको कम या ज्यादा सटीक रूप से एक सीधी रेखा में बिसात की दिशा में जाने की अनुमति देता है। या, अगर यह लंबवत के सापेक्ष थोड़ा घुमाया जाता है - एक चाप के साथ दृष्टिकोण के कोण को सही करता है ताकि यह टेम्पलेट के अक्ष के जितना करीब हो सके, क्योंकि हमें न केवल बोर्ड तक ड्राइव करने की आवश्यकता है, बल्कि गाइड रेल में भी प्रवेश करना होगा और चार्जिंग संपर्कों से कनेक्ट करना होगा।

स्टेशन पर आगमन की पूर्ण एल्गोरिथ्म तीन चरणों में कार्यान्वित की जाती है। जीपीएस फ़ील्ड पर दो बिंदु निर्धारित किए जाते हैं - स्टार्ट पॉइंट (कार्य क्षेत्र के बीच में कहीं), और स्टेशन के सामने का बिंदु, साथ ही स्टेशन के रोटेशन का कोण। रोबोट प्रारंभिक बिंदु से दूसरे तक पहुंचने के बाद और स्टेशन पर बिसात पर वांछित कोण की ओर मुड़ता है, साधक मॉड्यूल पीआईडी ​​नियंत्रक के माध्यम से मोटर्स की गति को समायोजित करते हुए, क्रिया में प्रवेश करता है। यदि कोई भी चरण विफल हो गया, या विचलन कोण सेट मानों से अधिक हो गया, तो रोबोट दौड़ को रद्द कर देता है और फिर से प्रारंभिक बिंदु पर लौटता है।

लिंक और वीडियो:

→ OMower SDK, Arduino IDE और सर्किट बोर्ड लेआउट के लिए लाइब्रेरी
→ एसडीके का उपयोग करके तैयार किए गए फर्मवेयर जो pfodApp / मोडबस और आरओएस से कनेक्शन दोनों को लागू करते हैं
→ ROS के लिए omower_gateway पैकेज