机器人制作开源方案 | 桌面级全向底盘

原创 机器谱 2023-09-03 17:29

一、本体说明

1. 底盘概述

该底盘是一款模块化的桌面级应用型底盘,基于应用级软件架构设计、应用级硬件系统设计、典型应用型底盘机械系统设计。

桌面级全向底盘、桌面级应用型底盘、四驱全向底盘、开源机器人、应用型底盘机械设计、全向移动底盘、开源机器人操作系统、全向底盘、麦克纳姆

底盘本体为一个采用半独立刚性悬挂的四驱全向底盘。

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2. 软件环境介绍

操作系统:Ubuntu18.04系统基于Debian GNU/Linux,支持x86、amd64(即x64)、ARM和ppc架构。

仿真系统:基于开源机器人操作系统ROS melodic和开源软件平台Arduino开发上位机采用ROS melodic,基于Rviz完成全向移动底盘slam导航运动规划,采用gazebo完成全向移动底盘物理运动仿真;下位机采用Arduino实现对全向移动底盘运动的控制。

注意:准备一个外接显示器。

3. 硬件配置及主要参数

桌面级全向底盘硬件配置、桌面级应用型底盘硬件配置、四驱全向底盘硬件配置、应用型底盘硬件配置、全向移动底盘硬件配置

硬件配置及主要参数


4. 认识底盘的电器接口

①常用接口说明

机器人底盘尺寸示意图、全向底盘尺寸示意图、桌面级全向底盘尺寸示意图、桌面级应用型底盘尺寸示意图、全向移动底盘尺寸示意图


底盘尺寸示意图


机器人底盘常用电气接口、全向底盘常用电气接口、桌面级全向底盘常用电气接口、应用型底盘常用电气接口

底盘常用电气接口

扩展电气接口说明

机器人底盘左侧扩展接口对应图、全向底盘左侧扩展接口对应图、桌面级全向底盘左侧扩展接口对应图、应用型底盘左侧扩展接口对应图

左侧扩展接口对应图


机器人底盘车尾扩展接口对应图、全向底盘车尾扩展接口对应图、桌面级全向底盘车尾扩展接口对应图、应用型底盘车尾扩展接口对应图

车头扩展接口对应图

机器人底盘车头扩展接口对应图、全向底盘车头扩展接口对应图、桌面级全向底盘车头扩展接口对应图、应用型底盘车头扩展接口对应图

车尾扩展接口对应图

5. 底盘简化的系统框图

底盘简化的系统框图、机器人底盘简化的系统框图、全向底盘简化的系统框图、桌面级全向底盘简化的系统框图、应用型底盘简化的系统框图

底盘的系统框图

6. 资料下载

资料内容:

样机三维文件

Ros基础入门学习资料

资料下载地址:桌面级全向底盘-本体说明

二、驱动及控制

1.控制底盘单个轮子

实现思路

控制底盘的四个轮子分别转动

下面我们先来了解一下底盘的总线舵机ID号。

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底盘的头部、尾部

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底盘上总线舵机ID号

操作步骤

① 下载文末资料中的参考程序Base_Experiment\Chassis_Drive\Control_single_bus_steering_gear\Control_single_bus_steering_gear.ino:

/*------------------------------------------------------------------------------------

  版权说明:Copyright 2023 Robottime(Beijing) Technology Co., Ltd. All Rights Reserved.

           Distributed under MIT license.See file LICENSE for detail or copy at

           https://opensource.org/licenses/MIT

           by 机器谱 2023-08-16 https://www.robotway.com/

  ------------------------------*/

/*

*Control single bus steering grar

*

*

///////////////////////////

*        head

* ID:001       ID:000

*    ___________

*   |           |

*   |           |

*   |           |

*   |           |

*   |           |

*   |           |

*   |___________|

* ID:003       ID:002   

*      Rear end

*

* 2020.8.7 by boris

//////////////////////////

*/

#define mySerial Serial2           //Serial port used by bus steering gear

#define Serial_Baud_Rate 115200    //Serial Port baud rate

#define BusServoSerialBaud 115200   //Bus steering gear baud rate

#define wheel_speed_forward 0.08   //wheel forward speed

#define wheel_speed_back -0.08     //wheel back speed

#define wheel_speed_stop 0.0       //wheel stop speed

enum{FORWARD_LEFT=1,FORWARD_RIGHT,BACK_LEFT,BACK_RIGHT,STOP};//wheel named

void setup(){

  delay(1100);Serial.begin(Serial_Baud_Rate);

  mySerial.begin(BusServoSerialBaud);delay(1000);

}

void loop(){

  control_bus_steering_gear_test();// control single bus steering gear

}

void control_bus_steering_gear_test()

{

  Car_Move(FORWARD_LEFT,wheel_speed_forward);delay(1000);Stop_car();   //left front wheel forward

  Car_Move(FORWARD_LEFT,wheel_speed_back);delay(1000);Stop_car();      //left front wheel backword

 

  Car_Move(FORWARD_RIGHT,wheel_speed_forward);delay(1000);Stop_car();   //right front wheel forward

  Car_Move(FORWARD_RIGHT,wheel_speed_back);delay(1000);Stop_car();     //right front wheel backword

 

  Car_Move(BACK_LEFT,wheel_speed_forward);delay(1000);Stop_car();      //left rear wheel forward

  Car_Move(BACK_LEFT,wheel_speed_back);delay(1000);Stop_car();         //left rear wheel backword

 

  Car_Move(BACK_RIGHT,wheel_speed_forward);delay(1000);Stop_car();     //right rear wheel backword

  Car_Move(BACK_RIGHT,wheel_speed_back);delay(1000);Stop_car();        //right rear wheel backword

}


② 将底盘轮子朝上,观察每个轮子的转动效果

2. 底盘基本运动

实现思路

实现底盘前进、后退、左平移、右平移、左转、右转的功能

操作步骤

① 下载文末资料中的参考程序Base_Experiment\Chassis_Drive\Control_Car_Movement\Control_Car_Movement.ino:

/*------------------------------------------------------------------------------------

  版权说明:Copyright 2023 Robottime(Beijing) Technology Co., Ltd. All Rights Reserved.

           Distributed under MIT license.See file LICENSE for detail or copy at

           https://opensource.org/licenses/MIT

           by 机器谱 2023-08-16 https://www.robotway.com/

  ------------------------------*/

/*

* car action test (include:forward, back, turnleft,turnright, left translation, right translation)

*                         

*

* IP address of bus steering gear

*        head

* ID:001       ID:000

*    ___________

*   |           |

*   |           |

*   |           |

*   |           |

*   |           |

*   |           |

*   |___________|

* ID:003       ID:002   

*      Rear end

*

* 2020.8.7 by boris

////////////////////////////////

*/

#define ActionDelayTimes 1000

#define mySerial Serial2

#define BusServoSerialBaud 115200

#define wheel_speed_forward 0.08    //car forward speed

#define wheel_speed_back -0.08      //car back speed

#define wheel_speed_stop 0.0        //car stop speed

#define wheel_speed_left 0.08       //car turnleft speed

#define wheel_speed_right -0.08     //car turnright speed

#define wheel_speed_left_translation 0.08   //speed of car left translation

#define wheel_speed_right_translation -0.08 //speed of car right translation

enum{FORWARD=1,BACK,LEFT,RIGHT,LEFT_TRANSLATION,RIGHT_TRANSLATION,STOP}; //the movement state of the car

float wheel_Speed[4]={0,0,0,0};

char cmd_return[200];

void setup()

{

  delay(1000);

  Serial.begin(57600);delay(1000);//open serial

  mySerial.begin(BusServoSerialBaud);delay(1000);//open serial2

  car_move_test();

}

void loop()

{

   //car_move_test();//car action test

   //car_stop();

}

void car_move_test()//car action test

{

  Car_Move(FORWARD);delay(ActionDelayTimes);          // forward

  car_stop();

  Car_Move(BACK);delay(ActionDelayTimes);             // back

  car_stop();

  Car_Move(LEFT_TRANSLATION);delay(ActionDelayTimes); //left translation

  car_stop();

  Car_Move(RIGHT_TRANSLATION);delay(ActionDelayTimes);//right translation

  car_stop();

  Car_Move(LEFT);delay(ActionDelayTimes);             //turnleft

  car_stop();

  Car_Move(RIGHT);delay(ActionDelayTimes);            //turn right

  car_stop();  

}


观察底盘的运动情况



3. 资料下载

资料内容:程序源代码

资料下载地址:桌面级全向底盘-驱动及控制

三、传感器使用

1. 底盘循迹-灰度传感器

实现思路

实现全向底盘可以按指定路线进行行走的功能实验场景如下图所示


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操作步骤

连接电路。如下图所示全向底盘4个灰度接线,但本实验中我们只需要用到头部的两个灰度传感器即可


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底盘的头部、尾部

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头部的灰度传感器:接42、44号引脚

② 下载文末资料中的参考程序Base_Experiment\Tracking_Car\Tracking_Car.ino:


③ 观察全向底盘循迹的效果


2. 底盘避障-超声测距

实现思路

实现全向底盘可以在模拟的场景下进行避障然后行进的功能(实验场景如下图所示)。


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操作步骤

① 连接电路,如下图所示是全向底盘的8个超声测距接线图。


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② 下载文末资料中的参考程序Base_Experiment\Avoiding_Obstacles_Car\Avoiding_Obstacles_Car.ino:


③ 观察全向底盘避障的效果


3. 资料下载

资料内容:程序源代码

资料下载地址:桌面级全向底盘-传感器使用


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