Los robots móviles autónomos (AMR) continúan creciendo en popularidad y capacidades, sobre todo a medida que fabricantes como Analog Devices desarrollan sensores y sistemas de control cada vez más inteligentes para mejorar la navegación. En este artículo, conocerá más sobre el uso del paquete de ROS2, el sensor de tiempo de vuelo (ToF) de ADI, la unidad de medición inercial (IMU) de ADI y el kit de desarrollador NVIDIA Jetson AGX Orin para llevar a cabo la navegación de AMR equipados con ROS2.
Acerca de
- Este sitio está destinado a desarrolladores de la robótica que deseen llevar a cabo la navegación autónoma de robots móviles equipados con ROS2 mediante los paquetes de ROS2, el sensor de tiempo de vuelo EVAL-ADTF3175D-NXZ, la unidad de medición inercial ADIS16470 y el kit para desarrolladores NVIDIA Jetson AGX Orin.
- Contiene información sobre los requisitos de hardware y software, instrucciones de configuración para los componentes individuales, instrucciones para conectar los sensores con el kit AGX Orin y tutoriales sobre la navegación de robots mediante el mapeo en tiempo real basado en la apariencia (RTAB‑Map) y la fusión de sensores.
Índice
- El Resumen del sistema de los AMR contiene información concisa sobre el diagrama de bloques del sistema, que muestra cómo están interconectadas las distintas piezas.
- Se deben configurar los requisitos previos para el kit AGX Orin, el módulo EVAL-ADTF3175D-NXZ y la IMU ADIS16470 antes de ejecutar toda la segmentación de la navegación. Puede encontrar información sobre la configuración de ROS2 y los paquetes de software relacionado necesarios en la sección Requisitos de software.
- Para evitar errores de software relacionado en el futuro, le recomendamos que siga con atención este paso. La sección Configuración del ToF proporciona información sobre el método estándar de mostrar una imagen para el EVAL-ADTF3175D-NXZ.
- Para conectar la unidad de medición inercial ADIS16470 a AGX Orin por USB, se necesita una conexión adicional. En Configuración de la IMU, se proporcionan las instrucciones de configuración específicas para la ADIS16470.
- Se debe poder acceder a los datos de infrarrojo (IR) y de profundidad provenientes del EVAL-ADTF3175D-NXZ en AGX Orin para seguir las instrucciones que figuran en Interacción del ToF con AGX Orin. Para simplificar la integración con las pilas de software de ROS2, estos datos se presentan como temas de ROS2.
- Del mismo modo, siguiendo las instrucciones que figuran en Interacción de la IMU con AGX Orin, se puede acceder a los datos de la IMU ADIS16470 en los temas de ROS2.
- Crear un mapa del entorno es fundamental para que el AMR pueda navegar de manera autónoma. En nuestro caso, utilizamos el conocido algoritmo de RTAB‑Map para crear un mapa a partir de los datos del sensor de tiempo de vuelo. La biblioteca de RTAB-Map está disponible como paquetes de ROS2. Siga las instrucciones que figuran en Interacción del ToF con RTAB‑Map para determinar si RTAB-Map funciona solo con el sensor EVAL-ADTF3175D-NXZ.
- El Tutorial de navegación con ToF en un AMR y el Tutorial de fusión de sensores y navegación con ToF en un AMR constituyen un tutorial completo sobre la navegación autónoma de un AMR desarrollado por EIC. Este AMR se controla por medio de AGX Orin, y se conectaron los sensores externos EVAL-ADTF3175D-NXZ y ADIS16470.
- Los clientes que tengan un AMR personalizado encontrarán en la guía especial Cómo operar un AMR ajeno a EIC información para integrar su AMR con el sistema mencionado en esta guía. En esta sección también se analizan los cambios de software para que este sistema pueda personalizarse según las necesidades particulares.
Resumen del sistema
- En la Figura 1, se muestra un diagrama de bloques de un sistema de alto nivel para un sistema de navegación de AMR basado en ToF. La totalidad de la pila de software está diseñada con Robot Operating System (ROS). En el caso de nuestro AMR, el kit AGX Orin funcionó como el procesador central en el que se ejecutaron todos los nodos de ROS2 Humble a través de Docker y se controló el movimiento del AMR. Como sensores externos, el EVAL-ADTF3175D-NXZ y el ADIS16470 se conectaron a AGX Orin. El EVAL-ADTF3175D-NXZ está equipado con una placa integrada I.MX8 que incluye un controlador de sensor y paquetes de nodos de ROS. Está conectado por USB a AGX Orin y publica todos los temas en formato de ROS1.
Diagrama de bloques del sistema de navegación de un AMR
- Debido a que el sistema se desarrolló en ROS2, utilizamos el paquete de puente de ROS1 dentro de AGX Orin para conectar los temas de ROS1 de ToF a ROS2. Otros nodos de ROS2 Humble que se utilizan para la navegación incluyen RTAB‑Map, ROBOT LOCALIZATION, NAV2 e IMU Driver, que se ejecutan dentro de un contenedor de Docker de ROS2 Humble, tal como se muestra en la figura anterior.
- En el AMR que desarrolló EIC, el control del motor de nivel inferior y la odometría de las ruedas se manejaron mediante un agente micro‑ROS. En Jetson AGX Orin, había un agente micro‑ROS que se ejecutaba y se comunicaba con un microcontrolador a través de la interfaz en serie. Además, el microcontrolador enviaba la señal de control procedente de Jetson al controlador del motor y proporcionaba a Jetson retroalimentación sobre el codificador de las ruedas. Esta configuración solo se aplica a los AMR desarrollados por EIC. En el caso de los AMR personalizados, la configuración para manejar el control del motor de nivel inferior y el mecanismo de retroalimentación del codificador de las ruedas puede diferir. Para más detalles, puede consultar el blog: haga clic aquí
Nota: RTAB‑Map toma la odometría externa como entrada para utilizar su algoritmo de localización y mapeo simultáneo (SLAM). En el caso de los AMR desarrollados por EIC, utilizamos la odometría de las ruedas como fuente de datos de odometría externa. Utilizamos la fusión de sensores para mejorar la odometría combinando los datos de la IMU con los de la odometría de las ruedas mediante el paquete ROBOT_LOCALIZATION (EKF).