I robot mobili autonomi (AMR) stanno crescendo sempre più in popolarità e capacità, soprattutto perché produttori come Analog Devices sviluppano di continuo sensori e sistemi di controllo sempre più intelligenti per migliorare la navigazione. In questo articolo, scopri come utilizzare il pacchetto ROS2, il sensore ADI ToF, l'unità di misurazione inerziale (IMU) ADI e il kit di sviluppo NVIDIA Jetson AGX Orin per la navigazione degli AMR con robot dotati di ROS2.
Informazioni
- Questo sito è destinato agli sviluppatori di soluzioni robotiche che desiderano eseguire la navigazione degli AMR sui loro robot dotati di ROS2 utilizzando i pacchetti ROS2, il sensore ToF EVAL-ADTF3175D-NXZ, l'unità di misurazione inerziale ADIS16470 e il kit per sviluppatori NVIDIA Jetson AGX Orin.
- Nel sito sono disponibili informazioni sui requisiti hardware e software, istruzioni di configurazione per i singoli componenti, istruzioni per il collegamento dei sensori con il kit AGX Orin e tutorial sulla navigazione dei robot con RTAB-Map e fusione dei sensori.
Sommario
- La sezione Panoramica del sistema per gli AMR contiene brevi informazioni sul diagramma a blocchi del sistema e mostra come i diversi componenti sono collegati tra loro.
- Prima di eseguire l'intera pipeline di navigazione, è necessario impostare i prerequisiti per il kit AGX Orin, il modulo EVAL-ADTF3175D-NXZ e l'IMU ADIS16470. Le informazioni sulla configurazione di ROS2 e sui pacchetti di software dipendenti necessari sono disponibili nella sezione dei requisiti software.
- Per evitare in futuro errori dovuti alle dipendenze del software, il passaggio seguente deve essere eseguito con attenzione. Nella sezione della configurazione per ToF è descritta la procedura standard per eseguire il flashing di un'immagine per EVAL-ADTF3175D-NXZ.
- Per connettere l'unità di misura inerziale ADIS16470 tramite USB su AGX Orin, è necessaria una connessione aggiuntiva. Nella sezione della configurazione per IMU vengono fornite le istruzioni di configurazione specifiche per ADIS16470.
- Per seguire le istruzioni nella sezione dell'interfacciamento di Tof con AGX Orin, i dati delle immagini IR e di profondità provenienti da EVAL-ADTF3175D-NXZ devono essere accessibili in AGX Orin. Per semplificare l'integrazione con gli stack software ROS2, questi dati verranno presentati come argomenti ROS2.
- Allo stesso modo, seguendo le istruzioni nella sezione dell'interfacciamento dell'IMU con AGX Orin, è possibile accedere ai dati IMU ADIS16470 negli argomenti ROS2.
- La creazione di una mappa dell'area circostante è fondamentale per la navigazione autonoma degli AMR. Nel nostro caso, abbiamo utilizzato il noto algoritmo RTAB-Map per creare una mappa dai dati del sensore ToF. La libreria RTAB-Map è disponibile in forma di pacchetti ROS2. Seguire le istruzioni della sezione dell'interfacciamento di TOF con RTAB-Map per determinare se RTAB-Map funziona solo con il sensore EVAL-ADTF3175D-NXZ.
- Il tutorial sulla navigazione con ToF sugli AMR e il tutorial sulla navigazione con ToF e la fusione dei sensori sugli AMR forniscono entrambi un tutorial completo sulla navigazione autonoma degli AMR sviluppati da EIC. Questo AMR è controllato da AGX Orin e sono stati collegati i sensori esterni EVAL-ADTF3175D-NXZ e ADIS16470.
- I clienti che dispongono di un AMR personalizzato possono utilizzare le informazioni dedicate nella sezione su come utilizzare un AMR non EIC per integrare il loro AMR con il sistema menzionato in questa guida. In questa sezione si discute anche delle modifiche apportate al software in modo che questo sistema possa essere personalizzato in base alle loro specifiche esigenze.
Panoramica del sistema
- Nella Figura 1 è mostrato un diagramma a blocchi di un sistema di navigazione degli AMR basato su ToF di alto livello. L'intero stack software è stato progettato con Robot Operating System (ROS). Nel nostro AMR, il kit AGX Orin fungeva da core processore su cui venivano eseguiti tutti i nodi ROS2 Humble tramite docker e il movimento dell'AMR veniva controllato. EVAL-ADTF3175D-NXZ e ADIS16470 sono stati collegati ad AGX Orin come sensori esterni. EVAL-ADTF3175D-NXZ è dotato di una scheda integrata I.MX8 che include un driver del sensore e pacchetti di nodi ROS. Il sensore è collegato all'AGX Orin tramite USB e pubblica tutti gli argomenti in formato ROS1.
Diagramma a blocchi del sistema di navigazione degli AMR
- Poiché il sistema è stato sviluppato in ROS2, abbiamo utilizzato il pacchetto bridge ros1 all'interno di AGX Orin per trasferire gli argomenti ROS1 di ToF a ROS2. Altri nodi di ROS2 Humble utilizzati per la navigazione includono il nodo RTAB-Map, il nodo ROBOT LOCALIZATION, il nodo NAV2 e il nodo IMU Driver che vengono eseguiti nel contenitore del docker di ROS2 Humble, come mostrato nella figura sopra.
- Nell'AMR sviluppato da EIC, il controllo del motore di livello inferiore e l'odometria delle ruote vengono gestiti tramite un agente micro-ROS. Su Jetson AGX Orin viene eseguito un agente micro-ROS che comunica con un microcontroller tramite l'interfaccia seriale. Inoltre, il microcontroller invia il segnale di controllo proveniente da Jetson al driver del motore e fornisce a Jetson il feedback dell'encoder della ruota. Questa configurazione è valida solo per gli AMR sviluppati da EIC. Per qualsiasi AMR personalizzato, la configurazione per la gestione del controllo del motore di livello inferiore e del meccanismo di feedback dell'encoder della ruota potrebbe differire. I dettagli sono disponibili nel blog: fai clic qui
Nota: RTAB-Map utilizza l'odometria esterna come dati di input per utilizzare il suo algoritmo SLAM (Simultaneous Localization and Mapping). Nell'AMR sviluppato da EIC, abbiamo utilizzato l'odometria delle ruote come fonte odometrica esterna. Abbiamo utilizzato la fusione dei sensori per migliorare l'odometria combinando i dati IMU con l'odometria delle ruote tramite il pacchetto ROBOT_LOCALIZATION (EKF).