आरओएस कार्ट ट्रक। भाग 2. सॉफ्टवेयर

श्रृंखला में पोस्ट:
8. हम फोन-आरओएस कंट्रोल, जीपीएस-नोड से नियंत्रित करते हैं
7. रोबोट स्थानीयकरण: जीएमपी, एएमसीएल, कमरे के नक्शे पर संदर्भ बिंदु
6. पहिया एनकोडर, कमरे के नक्शे, लिडार के साथ ओडोमेट्री
5. हम rviz और gazebo में काम करते हैं: xacro, नए सेंसर।
4. rviz और gazebo संपादकों का उपयोग करके एक रोबोट सिमुलेशन बनाएं।
3. तेजी लाने, कैमरे को बदलने, गेट को ठीक करें
2. सॉफ्टवेयर
1. लोहा

मुस्कुराते हुए आगे बढ़ना

अंतिम पोस्ट से योजना के अनुसार "बर्गर" को इकट्ठा करने के बाद , हम सॉफ्टवेयर सामग्री पर आगे बढ़ते हैं।

चूंकि हम पहले से ही पूरी हो चुकी परियोजना के लिए इकट्ठा कर रहे हैं, इसलिए इसमें दिए गए निर्देशों को देना तर्कसंगत है। वे यहां हैं ।

सब कुछ बहुत सुविधाजनक है और एक ही जगह में आप रास्पियन स्ट्रेच + आरओएस + ओपनसीवी से तैयार छवि डाउनलोड कर सकते हैं, इसे रास्पबेरी के लिए एसडी कार्ड में लिख सकते हैं। (आरओएस काइनेटिक, ओपनसीवी 3.4.1। हां, एक नया है, लेकिन कभी-कभी स्रोत से सब कुछ इकट्ठा करने की तुलना में इसे लेना और जाना बेहतर होता है)।

फिर भी, सुविधा के बावजूद, मुझे अभी भी छवि को थोड़ा सुधारना पड़ा। चूंकि इससे मूल छवि के कुछ असहज विवरण निकल गए:

• कोई GUI (ग्राफिकल इंटरफ़ेस) नहीं। यह महत्वपूर्ण नहीं है, विशेष रूप से आरओएस के लिए, लेकिन एक पंक्ति पर सवारी करने के लिए आपको रास्पबेरी पर ही कैमरे को कैलिब्रेट करने की आवश्यकता है, और देखें कि यह कैसे (कैमरा) रंगों को संप्रेषित करता है (उस पर अधिक);
• OpenCV असेंबली स्क्रीन पर छवि प्रदर्शित नहीं करती है, भले ही आप स्वयं जीयूआई स्थापित करें। जाहिर है, rosbots परियोजना में, इस विकल्प के बिना opencv बनाया गया था।
• कोई छोटी बैसाखी (वीएनसी, नोट्स के लिए पाठ संपादक, एमसी)।
• इसलिए, जीयूआई में छवि आउटपुट के लिए ओपनसीवी को समर्थन के साथ बनाया गया था (ओपनकेवी 3.4.3 द्वारा संकलित), एक जीयूआई स्थापित किया गया था, छोटी बैसाखी।

तैयार छवि यहां है , और आगे का काम इसके आधार पर बनाया जाएगा।

रास्पबेरी पाई पर नेटवर्क (वाई-फाई) और आरओएस-मास्टर को कॉन्फ़िगर करें

।
मैं आपके वाई-फाई के साथ एक अलग राउटर का उपयोग करने के लिए प्रयोगों की जोरदार सिफारिश करता हूं। आप बस इन उद्देश्यों के लिए अपने फोन पर एक एक्सेस प्वाइंट बना सकते हैं। यह इस तथ्य के कारण है कि बहुत सारे पैकेट वाई-फाई पर उड़ जाएंगे और, अधिमानतः, वे सामान्य ट्रैफ़िक में नहीं डूबते हैं।

रास्पबेरी एसडी कार्ड के लिए छवि अपलोड करने के बाद, नेटवर्क को कॉन्फ़िगर करें। प्रारंभिक नेटवर्क सेटिंग्स निम्नानुसार हैं:

interface wlan0 static ip_address=192.168.43.174/24 static routers=192.168.43.1 static domain_name_servers=192.168.43.1 

/Etc/dhcpcd.conf में शामिल है

इसलिए, आप सब कुछ बदलने के लिए होसेस को रास्पबेरी से कनेक्ट नहीं कर सकते हैं, लेकिन बस पाथोस नेम बॉस और पासवर्ड 1234554321 के साथ एक एक्सेस प्वाइंट बनाएं। रास्पबेरी का पता 192.168.43.174 होगा। Ssh के अलावा, आप VNC: लॉगिन - पाई, पासवर्ड - 123qweasdzxcV के माध्यम से भी इस पते पर पहुँच सकते हैं।

आइए ROS मास्टर को कॉन्फ़िगर करें

उन लोगों के लिए एक छोटी टिप्पणी, जिन्होंने आरओएस (रोबोटिक ऑपरेशन सिस्टम) का सामना नहीं किया है। एक आरओएस मास्टर एक मध्यस्थ है जिसके माध्यम से विभिन्न नोड्स आरओएस (नोड्स, सेवाओं, आदि) में संचार करते हैं। यदि आरओएस मास्टर गलत पते पर नहीं चल रहा है या चल रहा है, तो नोड एक दूसरे को नहीं देखेंगे।

हमारे आरओएस सिस्टम में, विज़ार्ड स्वचालित रूप से ओएस को लोड करने के साथ शुरू होता है और जो हमें आवश्यक है वह उसी सिस्टम फ़ाइल में आरओएस विज़ार्ड के लिए आईपी पते को निर्दिष्ट करना है।

यदि आपने ऊपर सूचीबद्ध नेटवर्क सेटिंग्स को नहीं बदला है, तो आपको कुछ भी कॉन्फ़िगर करने की आवश्यकता नहीं है।

अन्यथा, bashrc संपादित करें:

 nano ~/.bashrc 

फ़ाइल के बहुत अंत में, अपने मामले के लिए आईपी पते (दोनों) को सही करें:

 export ROS_MASTER_URI=http://192.168.43.174:11311 export ROS_HOSTNAME=192.168.43.174 

रीबूट।

अब गाड़ी पर टर्मिनल शुरू करते समय, आउटपुट इस तरह होगा (या सेटिंग्स में जो कुछ भी आप निर्दिष्ट करते हैं):

 For all slaves, "export ROS_MASTER_URI=http://192.168.43.174:11311" 

इसका मतलब यह है कि ROS मास्टर निर्दिष्ट आईपी पते पर काम करता है।

हम वाई-फाई पर ट्रॉली को नियंत्रित करते हैं

हम शुरू से ही जाँचेंगे कि नोड्स हमारे लिए काम करते हैं।

टर्मिनल में:

 rosnode list 

आउटपुट इस तरह होगा:

/ रसना
/ uno_serial_node

यदि कुछ भी नहीं निकला, तो जांचें कि क्या आपने ऊपर वर्णित सेटिंग्स में आरओएस-मास्टर को पंजीकृत किया है, चाहे आपने यूएसबी नली को आर्डिनो से जोड़ा हो, रिबूट किया गया हो।

जाँच करने के बाद, आंदोलन के लिए जिम्मेदार 1 नोड चलाएं:

 rosrun rosbots_driver part2_cmr.py 

* विशेष ros कमांड ने rosbots_driver python पैकेज से part2_cmr.py फ़ाइल लॉन्च की

सिस्टम सूचित करेगा कि नोड चल रहा है:



यहां आप देख सकते हैं कि पहियों की त्रिज्या और उनके बीच की दूरी निर्धारित की जाती है। आप इन मानों को ठीक कर सकते हैं, साथ ही पथ के साथ रोबोट-थ्रेड फ़ाइल में आंदोलन से संबंधित अन्य भी

 /home/pi/rosbots_catkin_ws/src/rosbots_driver/scripts/examples/coursera_control_of_mobile_robots/part2/full/controller 

चूंकि part2_cmr.py में स्वयं इन पैरामीटर नहीं हैं। दूसरा टर्मिनल खोलें और रोडस्टॉप सूची में प्रवेश करें:



यहां आप देख सकते हैं कि विषय / part2_cmr / cmd_vel दिखाई दिया है। इस विषय में, / part2_cmr "सुनता है" अन्य नोड्स इसे क्या कहेंगे और, वे जो कहते हैं उसके आधार पर, आंदोलन को नियंत्रित करेगा। क्या वास्तव में "सुनता है", लेकिन नहीं "बोलता है" कमांड का उपयोग करके समझा जा सकता है।

 rostopic info /part2_cmr/cmd_vel 

यहाँ आप उस / part2_cmr ग्राहक (सब्स्क्राइब्ड) को विषय और सुनता देख सकते हैं।

* आप नोड्स के बिना, विषय पर खुद को "कुछ" कह सकते हैं।

उदाहरण के लिए:

 rostopic pub -1 /wheel_power_left std_msgs/Float32 '{data: 1.0}' 

बाएं पहिया के साथ आगे मुड़ें

 rostopic pub -1 /wheel_power_left std_msgs/Float32 '{data: 0.0}' 

बायां पहिया बंद करो

 rostopic pub -1 /wheel_power_left std_msgs/Float32 '{data: -1.0}' 

एक पहिया के साथ पीछे की ओर मुड़ें

 rostopic pub -1 /wheel_power_left std_msgs/Float32 '{data: -0.5}' 

बाएं पहिए के धीमे से मुड़ें।

वाक्यविन्यास है: रोस्टोपिक पब - विषय में बोलने की इच्छा, -1 - एक बार की इच्छा, / wheel_power_left - विषय जहां हम कहते हैं, std_msgs / Float32 - भाषा (संदेश प्रारूप), '{डेटा -0.5}' - हम क्या कहते हैं।

अब विषय / part2_cmr / cmd_vel में बात करने वाले को चलाएं। यह नोड भेजने वाला कीबोर्ड कमांड होगा।

एक काम नोड के साथ पिछले टर्मिनल को बंद किए बिना, एक और चलाएं और दर्ज करें:

 rosrun teleop_twist_keyboard teleop_twist_keyboard.py /cmd_vel:=/part2_cmr/cmd_vel 

* चूंकि प्रकाशन विषय में डिफ़ॉल्ट रूप से है / cmd_vel, हम इसका उपयोग करके पुनर्निर्देशित करते हैं
/ cmd_vel: = / part2_cmr / cmd_vel ताकि संदेशों को / part2_cmr / cmd_vel में डाला जाए।

नियंत्रण नोड शुरू हुआ और आप कीबोर्ड पर कुंजियों को दबाकर सवारी कर सकते हैं:



यदि ड्राइव करना असंभव है, या पहियों के नीचे से एक सूक्ष्म चीख़ है, तो आपको नोड के साथ टर्मिनल में "w" पर क्लिक करके गति को बढ़ाना होगा। वही (वृद्धि या कमी) रोटेशन की गति के साथ किया जा सकता है - "ई" बटन। रनिंग नोड के साथ टर्मिनल में रहना भी महत्वपूर्ण है यदि नियंत्रण बटन काम नहीं करता है यदि आप किसी अन्य टर्मिनल पर स्विच करते हैं। कंट्रोल टर्मिनल में "k" बटन एक स्टॉप है।

एक अलग टर्मिनल में, इस विषय को देखें / part2_cmr / cmd_vel:



अब विषय / part2_cmr / cmd_vel में वक्ता और श्रोता दोनों हैं।

OpenCV पर लाइन की सवारी

इससे पहले कि आप कहीं जाएं, आपको यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि रोबोट कीबोर्ड नियंत्रण के साथ यात्रा करता है। यहां एक महत्वपूर्ण टिप्पणी की आवश्यकता है। ऊपर के उदाहरण में कीबोर्ड से नियंत्रण करते समय, बाईं ओर मुड़कर j कुंजी दबाने पर दाएं l (लैटिन l), आगे i, back, (अल्पविराम) के अनुरूप होना चाहिए। यदि आपके मामले में ऐसा नहीं है, तो यात्रा के साथ समस्याएं हो सकती हैं। सब कुछ वापस सामान्य करने के लिए, हमारे बर्गर 4,5,6,7 arduino में arduino पर इंजन ड्राइवर से पैरों तक आने वाले तार जोड़े को बदलना आवश्यक है: 4,5 से 6,7 या 4 और 5,6 और 7 प्रत्येक के साथ इंटरचेंज करना एक और जहां पहियों स्पिन जाएगा पर निर्भर करता है। आप इस प्रोग्राम को Arduino के लिए कोड को पथ के साथ समायोजित करके भी कर सकते हैं - /home/pi/gitspace/rosbots_driver/platformio/rosbots_firmware/examples/motor_driver/src/main.cpp

 #define M_LEFT_PWM 6 #define M_LEFT_FR 7 #define M_RIGHT_PWM 5 #define M_RIGHT_FR 4 

और इसे arduino पर कमांड के साथ पुनः लोड करना:

 upload_firmware ~/gitspace/rosbots_driver/platformio/rosbots_firmware/examples/motor_driver 

चलो फूल के साथ काम करते हैं

हमारा बागवानी अनुभव फर्श पर उस रेखा को उजागर करना होगा जो रोबोट अपने रंग को निर्धारित करने के लिए यात्रा करेगा। डिफ़ॉल्ट रूप से, रोबोट इसे नहीं देखता है। एक पंक्ति के रूप में, आप या तो चिपकने वाला टेप (पीला) या टेप का उपयोग कर सकते हैं, या कुछ और एक विशेषता रंग और काफी विस्तृत के साथ। * पारदर्शी चिपकने वाला टेप काम करने की संभावना नहीं है, क्योंकि पृष्ठभूमि से अंतर करना मुश्किल होगा।

आइए फोल्डर में जाएं और स्क्रिप्ट चलाएँ:

 cd /home/pi/rosbots_catkin_ws/src/rosbots_driver/scripts/rosbots_driver python bgr-to-hsv.py 

* ध्यान दें! यदि आप rosbots से मूल छवि का उपयोग करते हैं, और मेरा नहीं, तो यह कार्यक्रम नहीं है।

दो खिड़कियां खुलेंगी:



यहां एचएसवी में रंगों की श्रेणियां हैं। Hsv क्या है और आरजीबी क्यों नहीं है, कृपया इसे खुद ही गूगल करें।

h1, s1, v1 - निचला और h2, s2, v2 - क्रमशः, ऊपरी सीमा।

अब आपको खिड़की में स्लाइडर्स को स्थानांतरित करके फर्श पर बिजली के टेप (शायद टेप नहीं बल्कि टेप) के साथ एक लाइन का चयन करने की आवश्यकता है। परिणाम विंडो में केवल विद्युत टेप की रेखा बनी रहनी चाहिए:



विद्युत टेप की रेखा असामान्य रूप से सफेद है, बाकी सब कुछ काला है। यह परिणाम आवश्यक है।
रिकॉर्ड, HSV पर्वतमाला की संख्या याद रखें। मेरा मामला 56,155,40 और 136,255,255 है। एचएसवी रेंज रोबोट कैमरे के पास अलग-अलग प्रकाश व्यवस्था की स्थितियों के तहत अलग-अलग होगी।

टर्मिनल में ctrl + c दर्ज करके विंडोज़ को बंद करें और HSV पर्वतमाला को follow_line_step_hsep.py पर जोड़ें:

 cd /home/pi/rosbots_catkin_ws/src/rosbots_driver/scripts/rosbots_driver nano follow_line_step_hsv.py 

लाइनों में:

 lower_yellow = np.array([21,80,160]) upper_yellow = np.array([255,255,255]) 

हमने अपने एचएसवी पर्वतमाला की संख्या को रखा।

लाइन की सवारी करने का समय

हम टर्मिनल 1 में मोटर नोड शुरू करते हैं:

 rosrun rosbots_driver part2_cmr.py 

दूसरे टर्मिनल में कैमरा नोड लॉन्च करें:

 sudo modprobe bcm2835-v4l2 roslaunch usb_cam usb_cam-test.launch 

तीसरे टर्मिनल में opencv नोड चलाएं:

 cd /home/pi/rosbots_catkin_ws/src/rosbots_driver/scripts/rosbots_driver python follow_line_step_hsv.py 

यदि सब कुछ ठीक रहा, तो रोबोट लाइन के साथ जाएगा, और एक अतिरिक्त विंडो दिखाई देगी:



इस विंडो में, बिजली के टेप को एक लाल सर्कल के साथ चिह्नित किया जाएगा।

कोड का सामान्य अर्थ है कि कैमरे से एक निश्चित दूरी पर रंग खंड को उजागर करना, एक लाल सर्कल खींचना और इस सर्कल में जाना, इसे केंद्र में रखने की कोशिश करना।

अंत में, महत्वपूर्ण के बारे में - बिल्लियों और मुस्कुराहट के बारे में

चूंकि हमारा लक्ष्य बिल्ली के पास या मुस्कुराते हुए व्यक्ति के पास जाना है, इसलिए हमें अपने कोड में कुछ अधिक जटिल का उपयोग करना होगा। हमें बिल्लियों और मुस्कुराते लोगों की भी आवश्यकता होगी। दूसरा अब अधिक कठिन है: कुछ लोग इस कठिन, खतरनाक समय में मुस्कुराते हैं। तो चलिए बिल्लियों से शुरू करते हैं।

प्रयोगों के लिए, चेहरे में बिल्लियों की तस्वीरें उपयुक्त हैं।

1 टर्मिनल में कैमरा नोड चलाएँ:

 cd /home/pi/rosbots_catkin_ws/src/rosbots_driver/scripts/rosbots_driver python pi_camera_driver.py 

दूसरे टर्मिनल में, मोटर नोड:

 rosrun rosbots_driver part2_cmr.py 

बिल्ली खोज नोड के तीसरे टर्मिनल में:

 cd /home/pi/rosbots_catkin_ws/src/rosbots_driver/scripts/rosbots_driver python follow_cat2.py 

गाड़ी धीरे-धीरे बिल्ली के पास जाएगी:



अब आपको एक स्वयंसेवक की जरूरत है जो मुस्कुराना जानता हो। एक छोटे से देश में एक अल्पज्ञात जनता का चित्र लें।

बिल्ली के खोज नोड के तीसरे टर्मिनल में, आप बंद कर सकते हैं - ctrl + c और इसके बजाय एक छोटे से ज्ञात सार्वजनिक व्यक्ति के चेहरे पर मुस्कान की खोज शुरू करें:

 python follow_smile.py 

गाड़ी को धीरे-धीरे, अविश्वसनीय रूप से एक छोटे से ज्ञात व्यक्ति की मुस्कान के लिए ड्राइव करना होगा:



जैसा कि कई लोग पहले ही अनुमान लगा चुके हैं, जिन स्क्रिप्ट्स को हमने चलाया है, वे हैकर कैस्केड्स का उपयोग करती हैं। उसी सिद्धांत के रूप में लाइन के साथ एक यात्रा के साथ, वांछित क्षेत्र का एक वर्ग हाइलाइट किया गया है और कार्यक्रम रोबोट को स्थानांतरित करके इसे केंद्र में रखने की कोशिश करता है।

दुर्भाग्य से, 320x240 और 15 एफपीएस की कैमरा सेटिंग्स के बावजूद, रास्पबेरी 3 बी पर प्रदर्शन बहुत वांछित है। बढ़ते समय के साथ देरी ध्यान देने योग्य है। हर बिल्ली इसे खड़ा नहीं कर सकती।

इसे कैसे सुधारा जा सकता है?

अनुकूलित opencv के पुनर्निर्माण की कोशिश करें, जैसा कि एड्रियन सिफारिश करता है (https://www.pyimagesearch.com/2017/10/09/optimizing-opencv-on-the-raspberry-pi/)? इमेज प्रोसेसिंग के लिए बाहरी पीसी संसाधनों का उपयोग करें? जेपीआर में छवियों को संपीड़ित करने की कोशिश न करें जो हैर हैंडलर के लिए उड़ते हैं? और एक और बड़ा माइनस - बिल्लियां बड़ी और सामने होनी चाहिए। A4 शीट पर 15 सेमी की दूरी। कैमरे से दूर जाने पर, बिल्ली पहले से ही पहचानने योग्य और अजेय है। 8x बढ़ाई के साथ कैमरे पर एक रास्पबेरी मोनोसेल रखो?

पुनश्च: यदि आपको लेख में दी गई छवि के साथ प्रयोग करने पर अपने हाथ मिलते हैं, तो आप अभी भी शरीर के विभिन्न हिस्सों के लिए सवारी कर सकते हैं, तदनुसार बिल्ली नोड के बजाय लॉन्च करें:

 python follow_fullbody.py python follow_upperbody.py python follow_lowerbody.py 

चेहरा या आँख:

 python follow_face.py python follow_right_eye.py 

यदि आप रुचि रखते हैं कि कैसे सुचारू रूप से दूर जाना है ताकि रोबोट चाय को न छोड़े, साथ ही साथ इसे रास्पबेरी के साथ न संचालित करने के लिए कैसे लिखें।