使用 ADI ToF 和 IMU 与 NVIDIA AGX Orin 的 VSLAM、导航和传感器融合

关于

• 本网站面向机器人开发人员，他们希望使用 ROS2 软件包、EVAL-ADTF3175D-NXZ 飞行时间传感器、ADIS16470 惯性测量单元 和 NVIDIA Jetson AGX Orin 开发套件，在支持 ROS2 的机器人上执行自主移动机器人导航。
• 网站包含硬件和软件要求的信息、单个组件的设置说明、传感器与 AGX Orin 套件的接口说明，以及使用 RTAB-Map 和传感器融合的机器人导航教程。

目录

• AMR 概述系统 包含系统框图的简要细节，显示了各个部分是如何相互连接的。
• 在运行整个导航管道之前，必须设置 AGX Orin 套件、EVAL-ADTF3175D-NXZ 模块和 ADIS16470 IMU 的先决条件。有关 ROS2 设置和必要的相关软件包的信息可在 软件要求 中找到。
• 为了避免将来出现任何软件依赖性错误，我们建议仔细遵循此步骤。ToF 设置 为 EVAL-ADTF3175D-NXZ 提供了刷新图像的标准方法。
• 要通过 AGX Orin 上的 USB 连接惯性测量单元 ADIS16470，需要额外的连接。IMU 设置 中提供了 ADIS16470 的具体设置说明。
• 用户必须能够在 AGX Orin 中访问来自 EVAL-ADTF3175D-NXZ 的红外和深度数据，以遵循 TOF 与 AGX Orin 接口 中的说明。为了简化与 ROS2 软件堆栈的集成，这些数据将以 ROS2 主题的形式呈现。
• 同样，按照 IMU 与 AGX Orin 接口 中的说明，可以在 ROS2 主题中访问 ADIS16470 IMU 数据。
• 创建周围环境的地图对于 AMR 执行自主导航至关重要。在我们的案例中，我们使用众所周知的 RTAB-Map 算法从飞行时间传感器数据创建地图。RTAB-Map 库以 ROS2 软件包的形式提供。按照 TOF 与 RTABMAP 接口 中的说明，确定 RTAB-Map 是否仅适用于 EVAL-ADTF3175D-NXZ 传感器。
• AMR 上的 TOF 导航教程 和 AMR 上的传感器融合和 TOF 导航教程 都提供了在 EIC 开发的 AMR 上进行自主导航的综合教程。该 AMR 由 AGX Orin 控制，并连接了外部传感器 EVAL-ADTF3175D-NXZ 和 ADIS16470。
• 拥有自己的定制 AMR 的客户可以在 使用非 EIC AMR 中找到一份专门的指南，了解如何将他们的 AMR 与本指南中提到的系统集成。本节还讨论了软件更改，以便可以根据他们的需求定制该系统。

概览系统

• 图 1 显示了基于 ToF 的 AMR 导航系统的高级系统框图。整个软件栈都是用机器人操作系统 (ROS) 设计的。在我们的 AMR 中，AGX Orin 套件充当核心处理器，通过 docker 的所有 ROS2 普通节点都在其上运行，AMR 的运动受到控制。作为外部传感器，EVAL-ADTF3175D-NXZ 和 ADIS16470 连接到 AGX Orin。EVAL-ADTF3175D-NXZ 配备了一个 I.MX8 嵌入式板，包括传感器驱动器和 ROS 节点软件包。它通过 USB 连接到 AGX Orin，并以 ROS1 格式发布所有主题。

AMR 导航系统框图

• 由于该系统是在 ROS2 中开发的，我们使用 AGX Orin 内部的 ros1 桥包将 ToF 的 ROS1 主题移植到 ROS2。用于导航的其他 ROS2 Humble 节点包括 RTAB-Map 节点、机器人定位节点、NAV2 节点和 IMU 驱动程序节点，它们运行在 ROS2 humble docker 容器中，如上图所示。
• 在 EIC 开发的 AMR 中，低级电机控制和车轮里程表是使用 micro-ROS 代理处理的。在 Jetson AGX Orin 上，运行着一个微 ROS 代理，它通过串行接口与微控制器通信。此外，微控制器将来自 Jetson 的控制信号发送给电机驱动器，并将车轮编码器反馈给 Jetson。该设置仅适用于 EIC 开发的 AMR。对于任何定制 AMR，处理低级电机控制和车轮编码器反馈机制的设置可能会有所不同。详情可参考博客：点击此处
  
  注：RTAB-Map 采用外部里程计作为输入，以利用其 SLAM（同步定位和绘图）算法。在 EIC 开发的 AMR 中，我们使用车轮里程计作为外部里程计源。我们使用传感器融合来改进里程计，通过使用 ROBOT_LOCALIZATION (EKF) 软件包将 IMU 数据与车轮里程计相结合。