N10 Programmierbare mobile Roboter
ROBOWORKS
Rosbot-Benutzerhandbuch
Erstellt von: Wayne Liu, Zijie Li, Reilly Smithers & Tara Hercz 30. Oktober 2024 Version Nr.: 20241030
Urheberrecht © 2024 RoboWorks. Alle Rechte vorbehalten.
ROBOWORKS
INHALTSVERZEICHNIS
1. Wichtige Komponenten 2. Produktspezifikationen 3. Einführung in ROS-Controller 4. Sensorsystem: LiDAR und Tiefenkamera 5. STM32-Platine (Motorsteuerung, Energieverwaltung und IMU) 6. Lenk- und Antriebssystem 7. Energieverwaltung 8. Teleoperation 9. ROS 2-Schnellstart 10. Vorinstallierte ROS 2-Humble-Pakete
Zusammenfassung: Rosbot wurde für ROS-Entwickler (Robot Operating System), Lehrkräfte und Studenten konzipiert. Das Herz von Rosbot ist das voll programmierbare Software-Framework und die konfigurierbare Hardware-Architektur auf Basis der beliebtesten Roboterplattform – ROS. Rosbot ist in vier Modellen erhältlich: Rosbot 2 – Geeignet für ROS-Anfänger und Low-Budget-Projekte. Rosbot Pro – Geeignet für ROS-Entwickler und Lehrkräfte, die ein vielseitiges System für Rapid Prototyping oder die Lehre benötigen. Rosbot Plus – Dies ist die 4WD-Version von Rosbot mit unabhängigen Aufhängungssystemen. Diese Kategorie ist seriös genug, um für die industrielle und kommerzielle Entwicklung in Betracht gezogen zu werden. Rosbot Plus HD – Dies ist die Heavy-Duty-Version von Rosbot Plus mit einer maximalen Nutzlast von bis zu 45 kg. Rosbot ist mit beliebten ROS-Controllern ausgestattet, wie z. B.: · Jetson Orin Nano · Jetson Orin NX
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ROBOWORKS
1. Schlüsselkomponente
Varia%on Rosbot 2
Bild
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Rosbot Pro Rosbot Plus
2. Produktspezifikationen Produktmatrix
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Produktname Motoruntersetzung Max. Geschwindigkeit Gewicht Max. Nutzlast Größe Minimaler Wenderadius Batterielebensdauer
Stromversorgung
Rosbot 2 1:27
Rosbot Pro 1:18
Rosbot Plus 1:18
Rosbot Plus HD 1:47
1.3 m/s 9.26 kg 16 kg 445*360*206 mm 0.77 m
1.65 m/s
2.33 m/s
0.89 m/s
19.54 kg
35.16 kg
35.18 kg
20 kg
22 kg
45 kg
774*570*227mm 766*671*319mm 766*671*319mm
1.02 m
1.29 m
1.29 m
Etwa 9.5 Stunden (ohne Belastung),
Etwa 8.5 Stunden (20% Nutzlast)
Etwa 4.5 Stunden (ohne Last), Etwa 3 Stunden (20 % Nutzlast)
24 V 6100 mAh LFP-Akku + 3 A Strom-Smart-Ladegerät
Encoder für Lenkgetrieberäder
S20F Digitalservo mit 20 kg Drehmoment
DS5160 Digitalservo mit 60 kg Drehmoment
Vollgummiräder mit 125 mm Durchmesser
Vollgummiräder mit 180 mm Durchmesser
254 mm aufblasbare Gummiräder
Hochpräziser 500-Zeilen-AB-Phasen-Encoder
Federungssystem Koaxiales Pendel-Federungssystem 4W Einzelradaufhängung
Bedienoberfläche
iOS- und Android-App über Bluetooth oder WLAN, PS2, CAN, serielle Schnittstelle, USB
3. Einführung von ROS-Controllern
Es gibt zwei Arten von ROS-Controllern für den Einsatz mit dem Rosbot, die auf der Nvidia Jetson-Plattform basieren. Jetson Orin Nano ist eher für Forschung und Ausbildung geeignet. Jetson Orin NX ist ideal für Produktprototypen und kommerzielle Anwendungen. Die folgende Tabelle zeigt die wichtigsten technischen Unterschiede zwischen den verschiedenen von Roboworks erhältlichen Controllern. Beide Boards ermöglichen Berechnungen auf hohem Niveau und eignen sich für fortgeschrittene Roboteranwendungen wie Computer Vision, Deep Learning und Bewegungsplanung.
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4. Sensorsystem: LiDAR und Tiefenkamera Ein Leishen LSLiDAR ist auf allen Rosbot-Varianten installiert, wobei entweder das Modell N10 oder M10 verwendet wird. Diese LiDARs bieten einen 360-Grad-Scanbereich und Umgebungswahrnehmung und zeichnen sich durch ein kompaktes und leichtes Design aus. Sie haben ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis und eine ausgezeichnete Erkennungsleistung bei Objekten mit hoher/niedriger Reflektivität und funktionieren gut bei starken Lichtverhältnissen. Sie haben einen Erkennungsbereich von 30 Metern und eine Scanfrequenz von 12 Hz. Dieses LiDAR lässt sich nahtlos in die Rosbots integrieren und stellt sicher, dass alle Kartierungs- und Navigationsanwendungen in Ihrem Projekt problemlos umgesetzt werden können. Die folgende Tabelle fasst die technischen Spezifikationen der LSLiDARs zusammen:
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Darüber hinaus sind alle Rosbots mit einer Orbbec Astra Tiefenkamera ausgestattet, einer RGBD-Kamera. Diese Kamera ist für eine Vielzahl von Anwendungen optimiert, darunter Gestensteuerung, Skelettverfolgung, 3D-Scannen und Punktwolkenentwicklung. Die folgende Tabelle fasst die technischen Merkmale der Tiefenkamera zusammen.
5. STM32-Platine (Motorsteuerung, Energiemanagement und IMU) Die STM32F103RC-Platine ist der Mikrocontroller, der in allen Rosbots verwendet wird. Sie verfügt über einen leistungsstarken ARM Cortex -M3 32-Bit-RISC-Kern mit einer Frequenz von 72 MHz sowie über eingebettete Hochgeschwindigkeitsspeicher. Sie arbeitet in einem Temperaturbereich von -40 °C bis +105 °C und eignet sich für alle Roboteranwendungen in Klimazonen weltweit. Es gibt Energiesparmodi, die die Entwicklung von Anwendungen mit geringem Stromverbrauch ermöglichen. Einige der Anwendungen dieses Mikrocontrollers umfassen: Motorantriebe, Anwendungssteuerung, Roboteranwendungen, medizinische und tragbare Geräte, PC- und Gaming-Peripheriegeräte, GPS-Plattformen, industrielle Anwendungen, Alarmsystem-Videosprechanlagen und Scanner.
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STM32F103RC-Kern
Speichertaktung, Reset und Versorgungsmanagement
Stromversorgung der DMA-Debug-Modus-E/A-Ports
Timer
Kommunikationsschnittstelle
Merkmale
ARM32-Bit Cortex M3 CPU
Maximale Geschwindigkeit von 72 MHz
512 KB Flash-Speicher
64 kB SRAM
2.0 bis 3.6 V Anwendungsversorgung und I/Os
Sleep-, Stop- und Standby-Modi
V-Versorgung für RTC und Backup-Register
SCHLÄGER
12-Kanal-DMA-Controller
SWD und JTAG Schnittstellen
Cortex-M3 Eingebettete Trace-Makrozelle
51 I/O-Ports (abbildbar auf 16 externe Interrupt-Vektoren und 5V-tolerant)
4 × 16-Bit-Timer
2 x 16-Bit Motorsteuerung PWM-Timer (mit Not-Aus
stoppen)
2 x Watchdog-Timer (unabhängig und Fenster)
SysTick-Timer (24-Bit-Abwärtszähler)
2 x 16-Bit-Basis-Timer zum Ansteuern des DAC
USB 2.0-Schnittstelle mit voller Geschwindigkeit
SDIO-Schnittstelle
CAN-Schnittstelle (2.0B aktiv)
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6. Lenk- und Antriebssystem Das Lenk- und Antriebssystem ist in das Design und die Konstruktion des Rosbot integriert. Je nach gekauftem Modell verfügt er über einen Zweirad- oder Allradantrieb, wobei beide Optionen für verschiedene Forschungs- und Entwicklungszwecke geeignet sind. Die Räder aller Rosbots sind aus Vollgummi mit Schneeschutzreifen. Es gibt ein koaxiales Pendelaufhängungssystem und die Rosbots der Spitzenklasse sind mit Stoßdämpfern mit unabhängigen Aufhängungssystemen ausgestattet, wodurch sichergestellt wird, dass sie schwieriges Gelände erfolgreich bewältigen können. Technische Daten zu Lenkung und Antrieb:
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Rosbot-Chassis-Designdiagramm: Rosbot 2
Rosbot Pro
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Rosbot Plus
7. Energiemanagement Power Mag – Magnetische LFP-Batterie: Alle Rosbots werden mit einer 6000 mAh Power Mag, einer magnetischen LFP-Batterie (Lithium-Eisenphosphat) und einem Power Charger geliefert. Kunden können die Batterie gegen Aufpreis auf 20000 mAh aufrüsten. LFP-Batterien sind eine Art Lithium-Ionen-Batterie, die für ihre Stabilität, Sicherheit und lange Lebensdauer bekannt ist. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien, die Kobalt oder Nickel verwenden, basieren LFP-Batterien auf Eisenphosphat und bieten eine nachhaltigere und weniger giftige Alternative. Sie sind sehr widerstandsfähig gegen thermisches Durchgehen und verringern das Risiko von Überhitzung und Feuer. Obwohl sie im Vergleich zu anderen Lithium-Ionen-Batterien eine geringere Energiedichte haben, zeichnen sich LFP-Batterien durch Langlebigkeit aus.
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Längere Lebensdauer, schnelleres Laden und bessere Leistung bei extremen Temperaturen, wodurch sie ideal für Elektrofahrzeuge (EVs) und Energiespeichersysteme sind. Power Mag kann dank seines magnetischen Basisdesigns an allen Metalloberflächen eines Roboters befestigt werden. Es macht den Batteriewechsel schnell und einfach.
Technische Daten:
Modell-Akku
Kernmaterial-Grenzwertvoltage
Volle Lautstärketage Ladestrom
Entladung des Schalenmaterials
Leistung
6000 mAh 22.4 V 6000 mAh Lithium-Eisenphosphat
16.5 V 25.55 V.
3A Metall 15A Dauerentladung
20000 mAh 22.4 V 20000 mAh Lithium-Eisenphosphat
16.5 V 25.55 V.
3A Metall 20A Dauerentladung
DC4017MM-Buchse
DC4017MM-Buchse
Stecker
(lädt) XT60U-F weiblich
(lädt) XT60U-F weiblich
Anschlussstecker (Entladung)
Anschlussstecker (Entladung)
Größe Gewicht
177*146*42mm 1.72kg
208*154*97mm 4.1kg
Batterieschutz: Kurzschluss-, Überstrom-, Überladungs- und Überentladungsschutz, unterstützt das Laden während der Verwendung, eingebautes Sicherheitsventil, flammhemmende Platte.
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Super Charge: Super Charge ist eine automatische Ladestation, die mit den Modellen Rosbot 2S, Rosbot Pro S und Rosbot Plus S gebündelt ist und separat erworben werden kann, um mit Rosbot 2, Rosbot Pro und Rosbot Plus zu funktionieren. 8. Fernsteuerung Es gibt 4 Möglichkeiten, den Roboter fernzusteuern: 8.1 Steuerung über PS2-Controller:
8.1.1. Verbinden Sie den PS2-Controller mit der Platine. 8.1.2. Warten Sie, bis die Anzeige am Controller rot wird, und drücken Sie dann die Start-Taste. 8.1.3. Drücken Sie auf dem Platinenbildschirm den linken Joystick nach vorne und wechseln Sie vom ROS- in den PS2-Steuerungsmodus. Das folgende Foto zeigt die beiden unterschiedlichen Steuerungsmodi: ROS oder PS2:
8.2 Steuerung über ROS2-Knoten und Tastatur 8.2.1. Ändern Sie den Steuerungsmodus in ROS 8.2.2. Stellen Sie sicher, dass der Roboterstart läuft (siehe Abschnitt 9).
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8.2.3. Führen Sie diesen Befehl aus: python3 ros2/src/wheeltec_robot_keyboard/wheeltec_robot_keyboard/wheeltec_keyboard.py 4. Alternativ können Sie diesen Befehl ausführen:
ros2 ausführen wheeltec_robot_keyboard wheeltec_keyboard
8.3 Gesteuert durch ros2-Knoten und einen USB-A-Controller 8.3.1. Schließen Sie einen USB-A-Controller an 8.3.2. Ändern Sie den Steuerungsmodus in ros 8.3.3. Stellen Sie sicher, dass die Roboter-Startfunktion ausgeführt wird (siehe Abschnitt 9) 8.3.4. Führen Sie diesen Befehl aus:
ros2 starten wheeltec_joy wheeltec_joy.launch.py
8.4 Steuerung per mobiler App über WLAN oder Bluetooth-Verbindung Besuchen Sie die App Station von Roboworks webSite und navigieren Sie zum Abschnitt „Remote Control Mobile Apps“, um die mobile App für Ihr Mobiltelefon herunterzuladen: https://www.roboworks.net/apps
9. ROS 2 Schnellstart Wenn der Roboter zum ersten Mal eingeschaltet wird, wird er standardmäßig von ROS gesteuert. Das bedeutet, dass die STM32-Chassis-Controller-Platine Befehle vom ROS 2-Controller wie Jetson Orin akzeptiert.
Die Ersteinrichtung ist schnell und einfach: Verbinden Sie sich von Ihrem Host-PC (Ubuntu Linux empfohlen) mit dem WLAN-Hotspot des Roboters. Das Standardkennwort lautet „dongguan“.
Stellen Sie als Nächstes per SSH über das Linux-Terminal eine Verbindung zum Roboter her. Die IP-Adresse lautet 192.168.0.100, das Standardkennwort lautet dongguan. ~$ ssh wheeltec@192.168.0.100 Mit Terminalzugriff auf den Roboter können Sie zum ROS 2-Arbeitsbereichsordner unter „wheeltec_ROS 2“ navigieren. Navigieren Sie vor dem Ausführen von Testprogrammen zu wheeltec_ROS 2/turn_on_wheeltec_robot/ und suchen Sie wheeltec_udev.sh – Dieses Skript muss normalerweise nur einmal ausgeführt werden, um die ordnungsgemäße Konfiguration der Peripheriegeräte sicherzustellen. Sie können jetzt die Funktionalität des Roboters testen. Um die ROS 2-Controller-Funktionalität zu starten, führen Sie Folgendes aus:
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„roslaunch turn_on_wheeltec_robot turn_on_wheeltec_robot.launch“ ~$ ros2 launch turn_on_wheeltec_robot turn_on_wheeltec_robot.launch In einem zweiten Terminal können Sie den Knoten keyboard_teleop verwenden, um die Fahrwerkssteuerung zu validieren. Dies ist eine modifizierte Version des beliebten ROS 2 Turtlebot example. Typ (weitere Tele-Op-Steuerung ist in Abschnitt 8 verfügbar): „ros2 run wheeltec_robot_keyboard wheeltec_keyboard“
10. Vorinstallierte ROS 2 Humble-Pakete Unten sind die folgenden benutzerorientierten Pakete aufgeführt. Es können zwar auch andere Pakete vorhanden sein, aber dies sind lediglich Abhängigkeiten. turn_on_wheeltec_robot
Dieses Paket ist für die Aktivierung der Roboterfunktionalität und die Kommunikation mit dem Chassis-Controller von entscheidender Bedeutung. Das primäre Skript „turn_on_wheeltec_robot.launch“ muss bei jedem Start verwendet werden, um ROS 2 und den Controller zu konfigurieren. wheeltec_rviz2 Enthält Start files zum Starten von rviz mit benutzerdefinierter Konfiguration für Pickerbot Pro.
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wheeltec_robot_slam SLAM-Mapping- und Lokalisierungspaket mit benutzerdefinierter Konfiguration für Pickerbot Pro.
wheeltec_robot_rrt2 Schnell erkundender Zufallsbaumalgorithmus – Dieses Paket ermöglicht es Pickerbot Pro, durch Starten von Erkundungsknoten einen Pfad zum gewünschten Standort zu planen.
wheeltec_robot_keyboard Praktisches Paket zum Validieren der Roboterfunktionalität und zur Steuerung per Tastatur, auch vom Remote-Host-PC aus.
wheeltec_robot_nav2 ROS 2 Navigation 2 Knotenpaket.
wheeltec_lidar_ros2 ROS 2 Lidar-Paket zur Konfiguration von Leishen M10/N10.
wheeltec_joy Joystick-Steuerungspaket, enthält Start files für Joystick-Knoten.
simple_follower_ros2 Grundlegende Algorithmen zur Objekt- und Linienverfolgung mithilfe von Laserscan oder Tiefenkamera.
ros2_astra_camera Astra Tiefenkamera-Paket mit Treibern und Start files.
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Dokumente / Ressourcen
| Programmierbare mobile Roboter ROBOWORKS N10 [pdf] Benutzerhandbuch N10, M10, N10 Programmierbare mobile Roboter, N10, Programmierbare mobile Roboter, Mobile Roboter, Roboter |
