Знакомство с роботом TurtleBro
Что это за робот ?
Для нашего курса мы будем использовать ROS-совместимого робота. Это робот TurtleBro, который был разработан и производится компанией "Братья Вольт" в России. Это учебный робот, он небольшой и не тяжелый. Его удобно поставить на стол рядом с компьютером и работать с ним как с ноутбуком.
На его борту есть все необходимое для изучения основных функций ROS и создания собственных проектов.
Все основные пакеты ROS для управления таким типом роботов уже установлены и протестированы на нашем роботе. Т.е. уже из коробки он умеет двигаться, распознавать объекты, создавать карты, и передвигаться по помещению с использованием автономной навигации.
Из чего состоит робот
Одно из основных устройств по которому робот ориентируется в пространстве это LiDAR (лидар) - лазерный дальномер кругового обзора.
Он совершает около 5 оборотов в секунду и сканирует все предметы находящиеся в плоскости его вращения в радиусе 12 метров. На выходе он создает массив из 360 точек (по одной на каждый градус) отображающий расстояния до объектов. Этого вполне достаточно, чтобы строить детальную карту помещения и перемещаться по ней с сантиметровой точностью.
Под лидаром расположен IMU. Это инерциальный датчик положения. По нему робот определяет повороты и наклоны.
USB-камера
Спереди на роботе установлена USB камера. С помощью нее можно визуально ориентироваться в пространстве через встроенный веб-интерфейс или использовать ее для целей компьютерного зрения.
Моторы с энкодерами
Внутри робота расположены два мотора постоянного тока с энкодерами. Энкодер - датчик, который считывает количество оборотов колеса и передают эту информацию на главный контроллер управления STM32 и далее в ROS.
STM32
STM32 - это спинной мозг нашего робота. Он отвечает за передвижения, датчики, контроль питания и реализует другую низкоуровневую логику работы. Именно он передает в ROS данные одометрии, состояния платы и батарей и многое другое. В дальнейшем при изучении ROS мы расскажем, как получить доступ к данным этих датчиков.
Arduino совместимый контроллер Mega 2560
Если для своих проектов вы хотите подключить имеющиеся у вас датчики и использовать их в ROS, для этого на роботе расположен Arduino совместимый контроллер Mega 2560. Он связан с ROS и может быть полностью использован как стандартная Arduino плата для считывания информации с внешних датчиков, таких как: сенсоры дыма, датчики освещенности, газоанализаторы, ИК и ультразвуковые датчики, датчики влажности и температуры, тепловизоры, сканеры штрих-кодов и многое другое. Кроме того связь с Arduino контроллером позволяет, не только передавать данные и команды в ROS, но и управлять внешней нагрузкой подключенной к этому контроллеру из ROS. Например, управлять сервоприводами, светодиодами, реле и полупроводниковыми ключами. Если у вас есть ваши любимые Arduino проекты просто подключите их к роботу и расширьте их возможности за счет ROS. Слегка модифицируйте ваши скетчи, добавив в них связь с ROS, и используйте данные ваших датчиков или управляйте вашими сервиками из ROS.
Например, у вас есть ваша любимая станция авто-полива. Или контроллер доступа к холодильнику. Вы просто добавляете связь с РОС в свои уже готовые скетчи для Ардуино и заливаете их на робота.
Теперь робот может поливать ваши растения или укоризненно молчать глядя как вы лезете ночью в холодильник.
RGB светодиодная лента
Если посмотреть на основную плату робота снизу, то можно увидеть 24 RGB – светодиода, которые вы можете использовать для своих проектов, например, мигать ими как поворотниками или стоп-сигналами при перемещении робота, или отображать цветом расстояние до препятствий вокруг.
Rasberry PI
"Мозг" нашего робота - одноплатный компьютер Raspberry Pi-4. На текущий момент это самый мощный одноплатный компьютер в линейке Raspberry. На нём нами предустановлен и сконфигурирован ROS и именно к нему вы будете подключаться для работы и именно он будет исполнять ваши программы.
Питание робота
Теперь немного о питании. Робот комплектуется сборкой из 4-х стандартных литий-полимерных аккумуляторных батарей 18650. Мы специально разработали сборку и использовали такой стандарт, чтобы после окончания гарантийного срока и в случае выхода батарей из строя вы могли их недорого заменить.
Для работы в стационарном режиме робот подключается к 12 вольтовому блоку питания из комплекта поставки. Вы можете переключаться между питанием от блока или от батарей в "горячем" режиме, не выключая робота и не прерывая работу с ним.
Среднее время работы от батарей на месте с выключенным лидаром около 10 часов. Среднее время непрерывной езды на батареях около 1.5 часов.
Необходимо максимально аккуратно производить любые операции с аккумулятором, избегая его ударов, падений и других механических воздействий. Не допускается использование поврежденных (в том числе вздутых) аккумуляторов.
Аккумулятор оснащен разъемом T-Plug, который не позволит перепутать полярность при подключении.
На плате функционирует блок контроля напряжения аккумулятора, отключающий большинство систем робота при разряде батареи. В состоянии с разряженным аккумулятором робот прекращает работу и начинает издавать звуковой сигнал с интервалом 30 с. В этом случае необходимо выключить тумблер питания и произвести зарядку батареи.
Экстренное отключение моторов
Для экстренной остановки робота необходимо выдернуть "чеку" экстренной остановки. Чека выполнена замкнутым проводом - "петлей" длиной около 10 см/ и располагается справа от лидара.
При извлечении чеки (размыкании контакта) робот обесточивает моторы и подает постоянный звуковой сигнал. Отключение питания касается только моторов, другие системы робота продолжают работать.
Включение робота
Перед включением робота проверьте, что аккумуляторный отсек или сетевой шнур подключен к роботу.
Далее переведите "Основной" переключатель (см. Фото) в положение ON. На роботе должны загореться сигнальные светодиоды, лидар должен начать вращение.
Визуальный контроль разряда батареи
Выше чеки безопасности находятся 4 светодиода, сигнализирующие о заряде аккумуляторной батареи. Каждый горящий светодиод сигнализирует о 100% / 75% / 50% / 25% зарядки аккумулятора. При достижении минимального уровня напряжения, робот автоматически выключается. Полного заряда аккумулятора хватает на 1,5-4 часов работы робота в зависимости от интенсивности движения.
Работа от сети
Если не предполагается, что робот будет перемещаться, то лучше подключить робота к стационарному питанию. Для этого необходимо подключить блок питания к сети 220 В., и запитать робота через разъем DC-IN.
Идентификация робота
Каждый робот имеет свой уникальный номер. Стикер с номером находиться на Ethernet разъёме платы RaspberryPi. На фото ниже указано что номер робота 16.
Last updated
