智能驾驶小车ros示例代码介绍

获奖

指引：

yolov5在ros上的部署

基于单线激光的人物模型位姿计算

ht_code

ht_detect_control

ht_msg

简介

该示例代码包含整个ROS的workspace。用catkin_make编译即可使用。 建议放在 ~/ 目录下。

前提条件：本工作空间需要已经完成ROS的安装、OpenCV的编译。

以在 ~/ 为例：

cd ~/ucar_ws
catkin_make

文件结构

本workspace目录结构如下：

.
├── startup_scripts     # 设备权限设施脚本，用于在`/etc/udev/rules.d/`中添加ucar.rules
├── ucar_controller     # 智能驾驶小车的底盘控制ros包(mini版本集成了imu)
├── fdilink_ahrs        # imu示例ros包（晓版本用imu需要单独调用本包）
├── ydlidar             # 激光雷达示例ros包
├── ucar_map            # 建图示例ros包
├── ucar_nav            # 导航示例ros包
├── car_race            # 智能车比赛示例代码包
├── xf_mic_asr_offline  # 麦克风阵列示例ros包
├── geometry            # tf2相关包
├── geometry2           # tf2相关包
└── CMakeLists.txt

1. startup_scripts：文件夹存放了快速配置小车外设权限的脚本。两个脚本分别对应两个版本小车。
2. ucar_controller：是控制小车底盘的驱动包，实现了对4个电机、彩色LED、IMU的控制。
3. ydlidar：激光雷达的驱动包。
4. ucar_map：基于Cartographer算法的SLAM建图的配置示例ros包。
5. ucar_nav：基于ROS move_base的导航配置示例ros包。
6. ucar_race：智能车竞赛参考代码。
7. xf_mic_asr_offline：麦克风阵列驱动包。
8. geometry 与 geometry2 tf2相关包。 具体使用见下文以及相应包中的README.md文件。

没有包含的usb摄像头可以参考usb_cam包来使用。下面提到的startup_scripts已经将摄像头设备链接为/dev/ucar_video。

各包说明

1. startup_scripts

initdev_mini.sh 与 initdev_xiao.sh 分别对应晓mini版本的智能驾驶小车和晓版本的智能驾驶小车。

cd ./ucar_ws/src/startup_scripts/
sudo chmod 777 ./initdev*.sh
sudo ./initdev_mini.sh # 对应晓mini版本，晓版本勿执行这句
sudo ./initdev_xiao.sh # 对应晓版本，晓mini版本勿执行这句
sudo reboot # 可选，最好完成一次重启

这个脚本完成了/etc/udev/rules.d/ucar.rules文件的创建与udev服务重启。 以及，在~/.bashrc中添加了对ucar_ws的ROS环境的source。

2. ucar_controller

2.1 简介

ucar_controller作为与下位机mcu通讯的ROS包实现了电机控制、灯光控制、mcu板载imu数据读取等功能。我们可以通过发布/cmd_vel(geometry_msgs/Twist)速度控制话题，指定xy方向的平移速度以及yaw角的旋转速度来控制小车运动。同时发布里程计话题/odom(nav_msgs/Odometry)实时发布小车里程计记录的速度、位置。其他功能阅读ucar_controller包中的readme.md文档。

2.2 所需安装依赖

sudo apt update
sudo apt install ros-melodic-serial libeigen3-dev
sudo pip3 uninstall em
sudo pip3 install empy -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

编译：

cd ~/ROS/ucar_ws
catkin_make

2.3 简单验证

1、启动节点：

roslaunch ucar_controller base_driver.launch

2、发布话题控制： base_driver节点订阅/cmd_vel话题，msg类型为geometry_msgs/Twist。 我们可以通过发布/cmd_vel话题来控制小车移动，比如： Ctrl + Alt + T重新开启一个终端。 用rostopic工具发布话题。（注意用Tab键自动补全来填写geometry_msgs/Twist数据，不然手动输入容易出错）

rostopic pub -r 20 /cmd_vel geometry_msgs/Twist "linear:
  x: 0.0
  y: 0.0
  z: 0.0
angular: 
  x: 0.0
  y: 0.0
  z: 1.0"

输入指令后小车会持续逆时针自转。

3. fdilink_ahrs

3.1 简介

fdilink_ahrs作为与晓版本小车nano板载imu通讯的ROS包实现了imu数据读取发布的功能。我们可以通过订阅/imu(sensor_msgs/Imu)话题来获取imu数据。详细功能阅读fdilink_ahrs包中的README.md文档。

3.2 启动

完成编译后使用如下指令启动该节点：

roslaunch fdilink_ahrs ahrs_driver.launch

4. ydlidar

4.1 简介

激光雷达的驱动包，直接编译即可使用。默认发布/scan话题的数据。对应的数据类型为：sensor_msgs/LaserScan。

4.2 启动与配置

完成编译后使用如下指令启动该节点：

roslaunch ydlidar ydlidar.launch

对应的launch文件保存在：~/ucar_ws/src/ydlidar/launch/ydlidar.launch。 修改ydlidar.launch文件中的参数可以对topic_name、frame_id等参数进行修改。

5. ucar_nav

5.1 简介

ucar_nav包基于navigation是包集，完成了基于move_base的导航配置，供参考使用。

5.2 安装

新打开一个终端，输入以下命令安装

sudo apt-get install ros-melodic-navigation*

5.3 使用

打开新的终端,运行下面命令

roslaunch ucar_nav ucar_navigation.launch

ucar_nav/launch/文件夹中的navigation.launch为导航的启动文件。ucar_nav/launch/config/文件夹主要用于存放导航所需要的yaml文件,其中ucar_nav/launch/config/amcl/中是用于定位的参数文件，ucar_nav/launch/config/move_base/是存放着路径规划和感知地图的参数文件。

编译过程中可能出现的错误

1、No module named 'em' 解决方法：打开一个新的终端执行下面的命令

sudo pip3 uninstall em
sudo pip3 install empy -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

6. ucar_map

6.1 简介

SLAM建图示例包，本包配置了Google的Cartographer的2D建图启动文件。

6.2 cartographer安装

sudo apt-get install ros-melodic-cartographer
sudo apt-get install ros-melodic-cartographer-ros

6.2 启动建图

6.2.1 分步启动建图

打开3个新的终端,运行下面命令：

roslaunch ucar_controller base_driver.launch
roslaunch ydlidar ydlidar.launch
roslaunch ucar_map cartographer_start.launch

6.2.2 一键启动建图

roslaunch ucar_map ucar_mapping.launch

ucar_mapping.launch中包含了分布启动建图中的3个launch文件

说明: 上文已经介绍了 base_driver.launch是启动小车底盘控制，ydlidar.launch是启动雷达 cartographer_start.launch是单独启动cartographer_ros。

7. xf_mic_asr_offline

7.1 简介

麦克风阵列ROS驱动示例包，本包基于ROS实现了上传音频、获取唤醒角度、设置灯光、设置主麦设置唤醒词等功能。 详细内容阅读：ucar_ws/src/xf_mic_asr_offline/doc/麦克风阵列使用说明v1.9.x.pdf

修改记录

20210323：新增fdilink_ahrs软件包的简介 20210309：第一版 20210304：初次编写