Robots mobiles programmables N10
TRAVAUX ROBOTISÉS
Manuel d'utilisation Rosbot
Préparé par : Wayne Liu, Zijie Li, Reilly Smithers et Tara Hercz 30 octobre 2024 Numéro de version : 20241030
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TRAVAUX ROBOTISÉS
TABLE DES MATIÈRES
1. Composants clés 2. Spécifications du produit 3. Présentation des contrôleurs ROS 4. Système de détection : LiDAR et caméra de profondeur 5. Carte STM32 (contrôle du moteur, gestion de l'alimentation et IMU) 6. Système de direction et de conduite 7. Gestion de l'alimentation 8. Téléopération 9. Démarrage rapide de ROS 2 10. Paquets Humble ROS 2 préinstallés
Résumé Rosbot est conçu pour les développeurs, les enseignants et les étudiants ROS (Robot Operating System). Le cœur de Rosbot est le cadre logiciel entièrement programmable et l'architecture matérielle configurable basée sur la plate-forme robotique la plus populaire - ROS. Rosbot est livré avec quatre modèles : Rosbot 2 - Adapté aux débutants ROS et aux projets à petit budget. Rosbot Pro - Adapté aux développeurs ROS et aux enseignants qui ont besoin d'un système polyvalent pour le prototypage ou l'enseignement rapide. Rosbot Plus - Il s'agit de la version 4WD de Rosbot avec des systèmes de suspension indépendants. Cette catégorie est suffisamment sérieuse pour être envisagée pour le développement industriel et commercial. Rosbot Plus HD - Il s'agit de la version Heavy Duty du Rosbot Plus dont la charge utile maximale est de 45 kg. Rosbot est livré avec des contrôleurs ROS populaires tels que : · Jetson Orin Nano · Jetson Orin NX
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1. Composant clé
Varia%on Rosbot 2
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Rosbot Pro Rosbot Plus
2. Spécifications du produit Matrice du produit
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Nom du produit Rapport de réduction du moteur Vitesse maximale Poids Taille de la charge utile maximale Rayon de braquage minimal Autonomie de la batterie
Alimentation électrique
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
Environ 9.5 heures (sans charge),
Environ 8.5 heures (20 % de charge utile)
Environ 4.5 heures (sans charge), environ 3 heures (20 % de charge utile)
Batterie LFP 24v 6100 mAh + chargeur intelligent à courant 3A
Encodeur de volants de direction
Servomoteur numérique S20F avec couple de 20 kg
Servomoteur numérique DS5160 à couple de 60 kg
Roues en caoutchouc plein de 125 mm de diamètre
Roues en caoutchouc plein de 180 mm de diamètre
Roues en caoutchouc gonflables de 254 mm
Codeur de haute précision de phase AB de 500 lignes
Système de suspension Système de suspension à pendule coaxial Système de suspension indépendant 4W
Interface de contrôle
Application iOS et Android via Bluetooth ou Wifi, PS2, CAN, port série, USB
3. Introduction aux contrôleurs ROS
Il existe 2 types de contrôleurs ROS disponibles pour une utilisation avec le Rosbot basé sur la plateforme Nvidia Jetson. Jetson Orin Nano est davantage adapté à la recherche et à l'éducation. Jetson Orin NX est idéal pour le prototypage de produits et les applications commerciales. Le tableau suivant illustre les principales différences techniques entre les différents contrôleurs disponibles chez Roboworks. Les deux cartes permettent un calcul de haut niveau et sont adaptées aux applications robotiques avancées telles que la vision par ordinateur, l'apprentissage en profondeur et la planification de mouvements.
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4. Système de détection : LiDAR et caméra de profondeur Un LSLiDAR de Leishen est installé sur toutes les variantes de Rosbot, que ce soit le modèle N10 ou M10. Ces LiDAR offrent une portée de balayage à 360 degrés et une perception de l'environnement et bénéficient d'une conception compacte et légère. Ils ont un rapport signal/bruit élevé et d'excellentes performances de détection sur les objets à réflectivité élevée/faible et fonctionnent bien dans des conditions de forte luminosité. Ils ont une portée de détection de 30 mètres et une fréquence de balayage de 12 Hz. Ce LiDAR s'intègre parfaitement dans les Rosbots, garantissant que toutes les utilisations de cartographie et de navigation peuvent être facilement réalisées dans votre projet. Le tableau ci-dessous résume les spécifications techniques des LSLiDAR :
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De plus, tous les Rosbots sont équipés d'une caméra de profondeur Orbbec Astra, qui est une caméra RGBD. Cette caméra est optimisée pour une multitude d'utilisations, notamment le contrôle gestuel, le suivi du squelette, la numérisation 3D et le développement de nuages de points. Le tableau suivant résume les caractéristiques techniques de la caméra de profondeur.
5. Carte STM32 (contrôle moteur, gestion de l'alimentation et IMU) La carte STM32F103RC est le microcontrôleur utilisé dans tous les Rosbots. Elle dispose d'un cœur RISC 3 bits ARM Cortex-M32 hautes performances fonctionnant à une fréquence de 72 MHz ainsi que de mémoires intégrées à grande vitesse. Elle fonctionne dans une plage de températures de -40 °C à +105 °C, adaptée à toutes les applications robotiques dans les climats du monde entier. Il existe des modes d'économie d'énergie qui permettent la conception d'applications à faible consommation. Certaines des applications de ce microcontrôleur comprennent : les entraînements de moteurs, le contrôle d'applications, les applications robotiques, les équipements médicaux et portables, les périphériques PC et de jeu, les plates-formes GPS, les applications industrielles, les interphones vidéo de systèmes d'alarme et les scanners.
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Noyau STM32F103RC
Horloge de mémoire, réinitialisation et gestion des approvisionnements
Ports d'E/S en mode débogage Power DMA
Minuteries
Interface de communication
Caractéristiques
Processeur Cortex M32 ARM3 bits
Vitesse maximale de 72 MHz
512 Ko de mémoire Flash
64 Ko de SRAM
Alimentation d'application et E/S de 2.0 à 3.6 V
Modes veille, arrêt et veille
Alimentation V pour RTC et registres de sauvegarde
BATTE
Contrôleur DMA 12 canaux
SWD et JTAG interfaces
Macrocellule de trace intégrée Cortex-M3
51 ports d'E/S (mappable sur 16 vecteurs d'interruption externes et tolérant 5 V)
4 × temporisateurs 16 bits
2 temporisateurs PWM de contrôle de moteur 16 bits (avec arrêt d'urgence)
arrêt)
2 x minuteries de chien de garde (indépendantes et à fenêtre)
Temporisateur SysTick (compteur à rebours 24 bits)
2 temporisateurs de base 16 bits pour piloter le DAC
Interface USB 2.0 pleine vitesse
Interface SDIO
Interface CAN (2.0B Actif)
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6. Système de direction et de conduite Le système de direction et de conduite est intégré à la conception et à la construction du Rosbot. Selon le modèle acheté, il s'agira soit d'une transmission à 2 ou 4 roues, les deux options étant adaptées à une variété d'objectifs de recherche et de développement. Les roues de tous les Rosbots sont en caoutchouc plein avec des pneus de qualité anti-neige. Il existe un système de suspension à pendule coaxial et les Rosbots haut de gamme sont équipés d'amortisseurs avec des systèmes de suspension indépendants, ce qui lui permet de naviguer avec succès sur des terrains difficiles. Spécifications techniques de la direction et de la conduite :
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Schéma de conception du châssis Rosbot : Rosbot 2
RosbotPro
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RosbotPlus
7. Gestion de l'alimentation Power Mag – Batterie magnétique LFP : tous les Rosbots sont livrés avec un Power Mag de 6000 20000 mAh, une batterie magnétique LFP (lithium fer phosphate) et un chargeur d'alimentation. Les clients peuvent mettre à niveau la batterie jusqu'à XNUMX XNUMX mAh moyennant un coût supplémentaire. Les batteries LFP sont un type de batterie lithium-ion connue pour sa stabilité, sa sécurité et sa longue durée de vie. Contrairement aux batteries lithium-ion traditionnelles, qui utilisent du cobalt ou du nickel, les batteries LFP s'appuient sur le phosphate de fer, offrant une alternative plus durable et moins toxique. Elles sont très résistantes à l'emballement thermique, réduisant ainsi le risque de surchauffe et d'incendie. Bien qu'elles aient une densité énergétique inférieure à celle des autres batteries lithium-ion, les batteries LFP excellent en termes de durabilité, avec
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Durée de vie plus longue, charge plus rapide et meilleures performances à des températures extrêmes, ce qui les rend idéales pour les véhicules électriques (VE) et les systèmes de stockage d'énergie. Power Mag peut être fixé sur n'importe quelle surface métallique d'un robot grâce à sa conception de base magnétique. Il permet de changer les batteries rapidement et facilement.
Spécifications techniques :
Modèle de batterie
Volume de coupure du matériau de basetage
Vol complettage Courant de charge
Décharge du matériau de la coque
Performance
Batterie lithium-fer-phosphate 6000 mAh 22.4 V 6000 mAh
16.5V 25.55V
3A Métal 15A Décharge continue
Batterie lithium-fer-phosphate 20000 mAh 22.4 V 20000 mAh
16.5V 25.55V
3A Métal 20A Décharge continue
Connecteur femelle DC4017MM
Connecteur femelle DC4017MM
Prise
(chargement) XT60U-F femelle
(chargement) XT60U-F femelle
connecteur (décharge)
connecteur (décharge)
Taille Poids
177*146*42mm 1.72kg
208*154*97mm 4.1kg
Protection de la batterie : protection contre les courts-circuits, les surintensités, les surcharges, les décharges excessives, prise en charge de la charge pendant l'utilisation, soupape de sécurité intégrée, carte ignifuge.
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Super Charge : Super Charge est une station de charge automatique fournie avec les modèles Rosbot 2S, Rosbot Pro S, Rosbot Plus S et peut être achetée séparément pour fonctionner avec Rosbot 2, Rosbot Pro et Rosbot Plus. 8. Télé-opération Il existe 4 façons de télé-opérer le robot : 8.1 Contrôlé par le contrôleur PS2 :
8.1.1. Connectez le contrôleur PS2 à la carte PCB 8.1.2. Attendez que le voyant devienne rouge sur le contrôleur, puis appuyez sur le bouton Démarrer. 8.1.3. Sur l'écran de la carte PCB, poussez le joystick gauche vers l'avant et passez du mode de contrôle ROS au mode de contrôle PS2. La photo suivante montre les deux modes de contrôle différents : ROS ou PS2 :
8.2 Contrôlé par le nœud ros2 et le clavier 8.2.1. Changez le mode de contrôle en ros 8.2.2. Assurez-vous que le robot est en cours d'exécution (voir section 9)
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8.2.3. Exécutez cette commande : python3 ros2/src/wheeltec_robot_keyboard/wheeltec_robot_keyboard/wheeltec_keyboard.py 4. Vous pouvez également exécuter cette commande :
ros2 exécute le clavier wheeltec_robot_keyboard
8.3 Contrôlé par le nœud ros2 et un contrôleur USB A 8.3.1. Connectez un contrôleur USB A 8.3.2. Changez le mode de contrôle en ros 8.3.3. Assurez-vous que le robot est en cours d'exécution (voir section 9) 8.3.4. Exécutez cette commande :
Lancement de ros2 wheeltec_joy wheeltec_joy.launch.py
8.4 Contrôlé par l'application mobile via une connexion Wi-Fi ou Bluetooth Visitez la station d'applications de Roboworks website et accédez à la section Applications mobiles de contrôle à distance pour télécharger l'application mobile pour votre téléphone portable : https://www.roboworks.net/apps
9. Démarrage rapide de ROS 2 Lorsque le robot est mis sous tension pour la première fois, il est contrôlé par ROS par défaut. Cela signifie que la carte contrôleur du châssis STM32 accepte les commandes du contrôleur ROS 2, comme Jetson Orin.
La configuration initiale est simple et rapide : à partir de votre ordinateur hôte (Ubuntu Linux recommandé), connectez-vous au point d'accès Wi-Fi du robot. Le mot de passe par défaut est « dongguan ».
Ensuite, connectez-vous au robot en utilisant SSH via le terminal Linux, l'adresse IP est 192.168.0.100, le mot de passe par défaut est dongguan. ~$ ssh wheeltec@192.168.0.100 Avec l'accès au robot par terminal, vous pouvez accéder au dossier de l'espace de travail ROS 2, sous « wheeltec_ROS 2 ». Avant d'exécuter les programmes de test, accédez à wheeltec_ROS 2/turn_on_wheeltec_robot/ et recherchez wheeltec_udev.sh - Ce script doit être exécuté, généralement une seule fois pour garantir une configuration correcte des périphériques. Vous pouvez maintenant tester les fonctionnalités du robot. Pour lancer la fonctionnalité du contrôleur ROS 2, exécutez :
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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 Dans un deuxième terminal, vous pouvez utiliser le nœud keyboard_teleop pour valider le contrôle du châssis, il s'agit d'une version modifiée du populaire ROS 2 Turtlebot example. Type (plus de contrôle télé-op est disponible dans la section 8) : « ros2 run wheeltec_robot_keyboard wheeltec_keyboard »
10. Paquets humbles ROS 2 préinstallés Vous trouverez ci-dessous les packages orientés utilisateur suivants, bien que d'autres packages puissent être présents, ce ne sont que des dépendances. turn_on_wheeltec_robot
Ce package est essentiel pour activer la fonctionnalité du robot et la communication avec le contrôleur du châssis. Le script principal « turn_on_wheeltec_robot.launch » doit être utilisé à chaque démarrage pour configurer ROS 2 et le contrôleur. wheeltec_rviz2 Contient le lancement files pour lancer rviz avec une configuration personnalisée pour Pickerbot Pro.
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wheeltec_robot_slam Package de cartographie et de localisation SLAM avec configuration personnalisée pour Pickerbot Pro.
Algorithme d'exploration rapide d'arbre aléatoire – Ce package permet à Pickerbot Pro de planifier un chemin vers l'emplacement souhaité, en lançant des nœuds d'exploration.
wheeltec_robot_keyboard Ensemble pratique pour valider les fonctionnalités du robot et le contrôler à l'aide du clavier, y compris à partir d'un PC hôte distant.
Paquet de nœuds de navigation ROS 2 wheeltec_robot_nav2.
Paquet ROS 2 Lidar pour la configuration de Leishen M2/N10.
Paquet de contrôle du joystick wheeltec_joy, contient le lancement files pour les nœuds Joystick.
simple_follower_ros2 Algorithmes de base de suivi d'objets et de lignes utilisant un balayage laser ou une caméra de profondeur.
ros2_astra_camera Pack de caméra de profondeur Astra avec pilotes et lancement files.
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Documents / Ressources
| Robots mobiles programmables ROBOWORKS N10 [pdf] Manuel d'utilisation N10, M10, Robots mobiles programmables N10, N10, Robots mobiles programmables, Robots mobiles, Robots |
