用自己的机器人和ubuntu PC实现通信和控制--26

原创博客:转载请表明出处:http://www.cnblogs.com/zxouxuewei/

前提： 1.拥有一台能够采用手动或者自动移动的机器人移动平台。

　　　 2.在电机端需要安装高分辨率的霍尔编码器。

　　　 3.在终端控制板上有基本的电机PWM控制，PID电机补偿调速。编码器输入捕获，串口数据收发的驱动。

以下是我的机器人：

控制思路如下：

1.电机驱动板获取编码器的数据通过CAN总线透传给地盘主控。地盘主控解析编码器的数据计算出X方向上的线速度和Z轴上的角速度，通过串口上传到ubuntuPC机上。源码如下：（采用定时器方式计算速度）

struct Encoder_{

    float d_left;
    float d_right;int enc_left;        //wheel encoder readings
    int enc_right;
    int left;          // actual values coming back from robot
    int right;
}self;
float d,th;
#define ticks_meter 123077.0   //每米编码器的值   linear = 2.6
#define base_width 0.31f;      //轴距  angule = 0.316
#define robot_timer 0.53f      //周期

union Max_Value
{
    unsigned char buf[12];
    struct _Float_{
　　　　　　　float hander;
            float _float_vx;
            float _float_vth;
    }Float_RAM;
}Send_Data;

extern int encoder_0;
extern int encoder_1;
void Updata_velocities_Data()
{
　 　u8 i=0;
    self.right = encoder_0;//编码器的累计量
    self.left  = encoder_1;
    if(self.enc_left == 0)
    {
        self.d_left  = 0;
        self.d_right = 0;
    }
    else
    {
        self.d_left = (self.left - self.enc_left) / ticks_meter;
        self.d_right = (self.right - self.enc_right) / ticks_meter;
    }
    self.enc_left = self.left;
    self.enc_right = self.right;

    d  = ( self.d_left + self.d_right ) / 2;    //distance traveled is the average of the two wheels
    th = ( self.d_right - self.d_left ) / base_width;  //this approximation works (in radians) for small angles

    self.dx = d / robot_timer;   //calculate velocities
    self.dr = th / robot_timer;
    
　　 Send_Data.Float_RAM.hander = 15.5;
    Send_Data.Float_RAM._float_vx = self.dx;
    Send_Data.Float_RAM._float_vth = self.dr;

    for(i=0;i<12;i++)
　　　　sendchar_usart1(Send_Data.buf[i]);
}

　　2.在ubuntu PC端通过boost串口接收数据时。对串口进行读取 即可。在此节点中我们需要发布从下位机获取的速度信息，还要监听/cmd_vel话题下的移动数据，发送到下位机。代码如下：

#include <ros/ros.h>
#include <sensor_msgs/JointState.h>
#include <tf/transform_broadcaster.h>
#include <nav_msgs/Odometry.h>
#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <boost/asio.hpp>
#include <boost/bind.hpp>
#include <math.h>

using namespace std;
using namespace boost::asio;

ros::Time current_time, last_time;
double x = 0.0;
double y = 0.0;
double th = 0.0;
double vx = 0.0;
double vy = 0.0;
double vth = 0.0;

union _SPEED_
{
    unsigned char speed_buf[16];
    struct _speed_value_
    {
        float flag;
        float left_vel;
        float yspeed_vel;
        float right_vel;
    }Struct_Speed;
}Union_Speed;

geometry_msgs::Quaternion odom_quat;

void cmd_velCallback(const geometry_msgs::Twist &twist_aux)
{
    geometry_msgs::Twist twist = twist_aux;
    
    Union_Speed.Struct_Speed.flag = 15.5;
    Union_Speed.Struct_Speed.left_vel = twist_aux.linear.x;
    Union_Speed.Struct_Speed.yspeed_vel = 0.0;
    Union_Speed.Struct_Speed.right_vel = twist_aux.angular.z;
}

double dt = 0.0; 

union _Data_
{
    unsigned char buf_rev[12];
    struct _value_encoder_
    {
        float Flag_Float;
        float VX_speed;
        float VZ_speed;
    }Struct_Encoder;
}Union_Data;

int main(int argc, char** argv)
{
    unsigned char check_buf[1];
    unsigned char i;
    io_service iosev;
    serial_port sp(iosev, "/dev/ttyUSB0");
    sp.set_option(serial_port::baud_rate(115200));
    sp.set_option(serial_port::flow_control(serial_port::flow_control::none));
    sp.set_option(serial_port::parity(serial_port::parity::none));
    sp.set_option(serial_port::stop_bits(serial_port::stop_bits::one));
    sp.set_option(serial_port::character_size(8));
 
    ros::init(argc, argv, "base_controller");
    ros::NodeHandle n;
    ros::Subscriber cmd_vel_sub = n.subscribe("cmd_vel", 50, cmd_velCallback);
    ros::Publisher odom_pub = n.advertise<nav_msgs::Odometry>("odom", 50);
    tf::TransformBroadcaster odom_broadcaster;
     
    while(ros::ok())
    {
        current_time = ros::Time::now();
        
        ros::spinOnce();  
        dt = (current_time - last_time).toSec(); 
        last_time = ros::Time::now();
             
        current_time = ros::Time::now();
        read(sp, buffer(Union_Data.buf_rev));
        
        if(Union_Data.Struct_Encoder.Flag_Float == 15.5)
        {
                vx = Union_Data.Struct_Encoder.VX_speed;
                vth = Union_Data.Struct_Encoder.VZ_speed;
　　　　　　　　　 ROS_INFO("msg_encoder.angular_z is %f",vth);
　　　　　　　　　 ROS_INFO("msg_encoder.linear.x  is %f",vx);
        }
        else
        {    
            ROS_INFO("Fucking communication fails,The fuck can i hurry up to restart!");
            read(sp, buffer(check_buf));
        }    
        write(sp, buffer(Union_Speed.speed_buf,16)); 
        
        double delta_x = (vx * cos(th) - vy * sin(th)) * dt;
        double delta_y = (vx * sin(th) + vy * cos(th)) * dt;
        double delta_th = vth * dt;
        x += delta_x;
        y += delta_y;
        th += delta_th;
        
        geometry_msgs::Quaternion odom_quat = tf::createQuaternionMsgFromYaw(th);
        
        geometry_msgs::TransformStamped odom_trans;
        odom_trans.header.stamp = current_time;
        odom_trans.header.frame_id = "odom";
        odom_trans.child_frame_id = "base_link";

        odom_trans.transform.translation.x = x;
        odom_trans.transform.translation.y = y;
        odom_trans.transform.translation.z = 0.0;
        odom_trans.transform.rotation = odom_quat;
        
        odom_broadcaster.sendTransform(odom_trans);
        
        nav_msgs::Odometry odom;
        odom.header.stamp = current_time;
        odom.header.frame_id = "odom";
        
        odom.pose.pose.position.x = x;
        odom.pose.pose.position.y = y;
        odom.pose.pose.position.z = 0.0;
        odom.pose.pose.orientation = odom_quat;

        
        odom.child_frame_id = "base_link";
        odom.twist.twist.linear.x = vx;
        odom.twist.twist.linear.y = vy;
        odom.twist.twist.angular.z = vth;
        
        odom_pub.publish(odom);
        last_time = current_time;
    }
    iosev.run(); 
}

然后测试如下：打开你的机器人，和ubuntu PC 确保串口线链接。然后运行所需的节点：

roscore &
rosrun odom_tf_package tf_broadcaster_node
rviz
rosrun rbx1_nav timed_out_and_back.py  //此节点为turtlebot的damo

在tf_broadcaster_node节点下的调试输出如下：

rviz视图中查看机器人入下：