Dėl tikslumo, reikalingo įvairiose srityse, tokiose kaip žemės ūkis, archeologija ir transportas, lazeriai dažnai naudojami tokiems tikslams kaip kliūčių išvengimas, žemėlapio sudarymas ar net autonominis navigacija.

Pažvelkime į LiDAR, kaip jie veikia ir kaip galite juos naudoti kurdami 2D savo erdvės žemėlapį.

Daiktai, kurių prireiks norint nuskaityti kambarį

Toliau pateikiamos būtinos sąlygos norint sukurti 2D savo kambario žemėlapį:

  • Nešiojamas ar kompiuteris, kuriame veikia Ubuntu serveris
  • ROS montavimas
  • LiDAR

Kas yra LiDAR?

LiDAR arba šviesos aptikimas ir diapazonas, jį taip pat galima rasti kitu pavadinimu LADAR (lazerinis aptikimas ir Ranging) aktyvi nuotolinio stebėjimo technologija, kuri matuoja atstumą naudojant šviesą impulso pavidalu lazeris. Ši technologija veikia skleidžiant optinį impulsą į taikinį ir matuojant atspindėto grįžtamojo signalo charakteristikas.

Sistema matuoja laiką, per kurį spindulys grįžta. Apskritai tai yra atstumo matuoklis. Optinio impulso plotis gali svyruoti nuo kelių nanosekundžių iki kelių mikrosekundžių ir jis gali būti nukreiptas į įvairias medžiagas.

instagram viewer

Sistemos prijungimas ir duomenų gavimas lazeriu

Šiuo atveju bus naudojamas nebrangus LiDAR jutiklis RPLIDAR A1, tinkamas naudoti patalpose, kuriose naudojami robotai. Jis turi 360 laipsnių nuskaitymo lauką, 5,5 Hz/10 Hz sukimosi dažnį ir 8 metrų atstumą. LiDAR turi diapazono skaitytuvo sistemą, variklio sistemą ir ryšio sąsają (nuoseklųjį prievadą / USB).

Sistema matuoja atstumo duomenis daugiau nei 2000 kartų per sekundę ir didelės skiriamosios gebos atstumo išvestimi. Todėl duomenims apdoroti ir vizualizuoti reikia naudoti keletą įrankių. Pavyzdžiui, galite naudoti SlamTech RoboStudio įrankį arba ROS pateiktą paketą.

Kodėl ROS?

ROS („Robot Operating System“) yra programinė įranga, kurią naudoja pasaulinė atvirojo kodo robotikos mėgėjų bendruomenė, skirta tobulinti ir padaryti prieinamus visiems. Iš pradžių jį sukūrė Ericas Bergeris ir Keenanas Wyrobekas Stanfordo universitete. ROS taip pat leidžia vizualizuoti jutiklių duomenis, kurti sąsajas ir naudoti tokius įrankius kaip Rviz ir pavėsinės modeliavimo variklis.

Naudodami ROS galėsite lengvai atskirti savo kodą į paketus, kuriuose yra mažų programų, vadinamų mazgais. Tie mazgai yra sujungti per temas, kuriomis jie siunčia ir gauna pranešimus.

Šiame projekte naudosite rplidar_ros, ROS paketą, kuris yra specialiai sukurtas LiDAR duomenų rinkimui. Paketas hector_slam vėliau bus naudojamas žemėlapiams kurti.

1 veiksmas: ROS diegimas

Po to įdiegti Ubuntu serverį, atidarykite savo terminalą ir paleiskite šią komandą, kad įsitikintumėte, jog jūsų Debian paketo indeksas yra atnaujintas. Skirtumas tarp atnaujinimo ir atnaujinimo jau buvo padengtas.

sudo apt atnaujinti

Kitas žingsnis yra įdiegti ROS.

sudo apt diegti ros-noetic-desktop-pilnas

Galite išbandyti ROS paleisdami roscore, kuris bus tinkamo įrengimo įrodymas.

roscore

2 veiksmas: atlikite pirmąjį nuskaitymą

Pirmiausia paleiskite šią komandą, kad įdiegtumėte rplidar_ros paketas:

sudo apt-gauti įdiegti ros-noetic-rplidar-ros

The rplidar_ros paketą sudaro scenarijai ir paleidimo failai, reikalingi norint gauti ir vizualizuoti LiDAR nuskaitymo duomenis.

Baigę kurti programinę įrangą, prijunkite LiDAR prie kompiuterio per USB prievadą. LiDAR pradės suktis, bet neskleis jokio lazerio, nebent paleisite šią komandą, kuri iškviečia ROS paleidimo failą.

roslaunchrplidar_rosrplidar.paleisti

Vykdydami šią komandą galite matyti atspindėtus atstumus, paskelbtus temoje, pavadintoje /scan.

rostopinis aidas /scan

Savo terminale turėtumėte matyti neapdorotų lazerinio nuskaitymo duomenų atvaizdą:

Norėdami vizualizuoti tuos duomenis, atidarykite kitą terminalą, neuždarykite kito veikiančio terminalo, kuris nuskaito duomenis iš lazerinio skaitytuvo, ir paleiskite Rviz, vizualizacijos įrankis.

rosrun rviz rviz

Pakeisti Fiksuotas rėmas į Lazeris, tada spustelėkite papildyti mygtuką apatiniame kairiajame lango kampe ir pasirinkite LaserScan. Galiausiai nustatykite LaserScan temą į /scan, ir galėsite matyti savo LiDAR nuskaitymą realiuoju laiku.

Jei kyla problemų atliekant pirmąjį nuskaitymą, tai gali būti dėl to, kad jūsų įrenginys neturi teisės perduoti duomenų nuosekliai. Norėdami tai išspręsti, paleiskite šią komandą ir tęskite ankstesnius veiksmus.

sudo chmod 777 /dev/ttyUSB0

3 veiksmas: paleiskite „Mapping“.

Išbandę LiDAR ir patvirtinę, kad jis tinkamai veikia, kitas veiksmas – pradėti nuskaityti dominančią sritį. Tam jums reikės papildomo paketo, pavadinto Hector Slam (kur „Slam“ reiškia „Simultaneous localization and mapping“).

Kaip ir anksčiau, vykdykite šią komandą, kad įdiegtumėte tą paketą:

sudo apt-gauti įdiegti ros-noetic-hector-slam

Prieš vykdydami nuskaitymą, pakeiskite kelis parametrus, kaip parodyta toliau. Ieškokite tutorial.launch pakete hector_slam naudodami roscd komandą.

roscd hector_slam_launch

Komanda nano leis jums atidaryti failą ir jį redaguoti.

nanopamoka.paleisti

Galite susidurti „Linux“ failo leidimas klaida, kurią galima išspręsti šia komanda:

sudochmod 777 pamoka.paleisti

Čia yra vykdymo pavyzdys:

Kitas žingsnis yra pakeisti eilutes, kaip parodyta toliau:

Paskutinis žingsnis yra šios eilutės vykdymas.

roslaunchhector_slampamoka.paleisti

Pradėkite lėtai judėti savo LiDAR po kambarį, kad pasiektumėte geriausių rezultatų, nes žemėlapių kūrimas efektyviausias judant lėtai. Galite įjungti savo trajektoriją ir eksperimentuoti su lazerinio nuskaitymo nustatymais.

Galite naudoti patalpų SLAM, kad nuskaitytumėte visą namą naudodami nešiojamąjį kompiuterį ir LiDAR, kaip parodyta toliau pateiktame vaizdo įraše. Rezultatus galima pagerinti integruojant papildomus jutiklius ir sujungiant duomenis iš abiejų šaltinių.

4 veiksmas: išsaugokite ir redaguokite savo žemėlapį

Baigę nuskaityti, paleiskite šią komandą, kad išsaugotumėte žemėlapį:

rostopic pub syscommand std_msgs/String "savegeotiff"

Pagal šį scenarijų imagemagick galima naudoti norint konvertuoti žemėlapį į PNG vaizdo failą, paleiskite abi šias komandas, kad užbaigtumėte diegimą ir konvertavimą.

sudo apt-gauti įdiegti imagemagick
Paverstinuskaitytas žemėlapis.pgmMyPngMap.png

Išnaudokite daugiau LiDAR

Naudodami LiDAR ir kompiuterį galėjote atlikti 2D nuskaitymą. Galite pagerinti nuskaitymą pridėdami gylio kamerą, pvz., Kinect, ir integruodami dviejų tipų surinktus duomenis.

Tą pačią technologiją galima rasti kai kuriuose aukščiausios klasės „iPhone“ ir „iPad“ modeliuose, kur LiDAR yra integruotas į fotoaparatą modulis įrenginio gale, leidžiantis kurti 3D žemėlapius, matuoti atstumą ir papildytąją realybę programos.