openrobot

Введение

Используется архитектура «главный-подчиненный» на примере человекоподобного робота xshadower как универсальная открытая система роботов, не основанная на ROS. Система управляет реальными роботами без имитационной среды.

В этой системе используется makefile для интеграции platformIO CLI в качестве среды разработки и для объединения основного и подчинённого кода. Это удобно для интеграции с системами CI, такими как Jenkins. Главный компьютер работает под управлением Windows 10 и использует Python для управления другими компьютерами и подчинёнными устройствами. Главный компьютер использует Flask в качестве веб-интерфейса, UDP-связь для удалённого управления командами и USB-последовательный порт для связи с подчинённой системой. Другие компьютеры подключаются к главному компьютеру через проводные или беспроводные сети. Они могут использовать Jetson Nano и Raspberry Pi 3B. Подчинённая система состоит из узлов и конечных узлов. Узлы и конечные узлы могут напрямую подключаться к главному компьютеру через последовательный порт. Узлы могут использовать последовательный порт для подключения к конечным узлам, а конечные узлы не имеют дополнительных функций. Узлы используют плату разработки nucleo_f303re и операционную систему mbed для управления двигателями и передачи данных к конечным узлам. Конечные узлы используют минимальную системную плату STM32F103C8 и Arduino для управления двигателями.

Архитектура программного обеспечения

Архитектура ROS слишком сложна и не имеет функций управления узлами. Эта система объединяет главный и подчинённый компоненты и обеспечивает единое управление.

Среда компиляции

1. В настоящее время эта система работает только под операционной системой Windows и зависит от Python 3.6 и библиотек Flask, platformio и pyserial. Команда установки выглядит следующим образом: pip install --trusted-host mirrors.aliyun.com -i http://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ platformio
2. Откройте командную строку cmd, чтобы активировать команду env для просмотра всех проектов роботов.
3. Активируйте проект робота с помощью команды lunch, как показано на рисунке ниже.

4. Скомпилируйте узел с помощью команды make xxx, где xxx — имя узла. Например, make right_arm компилирует узел right_arm. make right_arm-clean очищает узел right_arm и связанные с ним файлы компиляции. make clean-all очищает все файлы компиляции.

eg: make right_arm 编译名为right_arm的节点 make right_arm-clean 清除right_arm及相关编译 make clean-all清除所有编译

Загрузка на целевую плату

1. Подключите целевую плату к главному компьютеру. На следующем рисунке показано подключение платы nucleo_f303re к главному компьютеру (на основе mbed, можно изменить конфигурацию и использовать другие совместимые платы).

2. Запустите команду make xxx-burn для загрузки соответствующего файла bin на целевую плату. Например, команда make right_arm-burn загружает файл bin для узла right_arm. Подробности см. на следующем рисунке.

3. Используйте последовательный порт для отправки программы check, чтобы проверить, работает ли она нормально. Как показано на рисунке, будет получено много символов @.

Использование и управление

1. Закройте программу последовательного порта. Откройте окно командной строки cmd и запустите start_host.bat. Этот пакетный файл вызовет скрипт ./robot/xshadower/host/manager/xshadower_manager.py, который автоматически откроет все последовательные порты, обнаружит, есть ли символ @, и если соответствующий последовательный порт получит символ @, это означает, что этот порт имеет доступный узел, автоматически отправит команду reg для получения информации об узле. Как показано на следующем рисунке:

2. Откройте окно командной строки cmd и выполните команду cmd.bat. Этот пакетный файл автоматически перейдёт в каталог ./robot/xshadower/host/manager и запустит инструмент xshadower_term.py. Этот инструмент может отправлять команды управления соответствующими узлами через командную строку. Как показано на следующем рисунке, где @xxx представляет соответствующую команду управления узлом xxx, > является разделителем команд. Например, @right_arm>REG отправляет команду reg на узел right_arm для получения информации о нём.

3. Общие команды узлов следующие:

• REG: Зарегистрировать команду, отправить информацию об узле на хост.
• SEND: Отправить последовательность команд в FIFO команд узла.
• RUN: Выполнить все команды в очереди команд FIFO узла.
• EXEC: Немедленно выполнить соответствующую команду.
• RST: Перезапустить узел.
• Пользовательские команды: MOTOR, DELAY и т. д. Используют формат команды с добавлением 4 параметров, разделённых символом |. Например: @right_arm>SEND DELAY|200|0|0|0 (отправить команду задержки 200 мс в очередь команд FIFO узла right_arm); @right_arm>SEND MOTOR|1|180|0|0 (управлять первым двигателем узла right_arm, чтобы он повернулся на 180 градусов). При управлении двигателем требуется некоторое время для перемещения из одного положения в другое, плюс время передачи команды, которое может быть довольно длительным. Использование очереди команд FIFO позволяет одновременно отправлять до 10 команд в очередь.