二树莓派3+ROS-kinetic+mbed-二轮差分模型_创乐博二轮差分树莓派-优快云博客

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本文是关于使用树莓派3、ROS-kinetic和mbed构建二轮差分模型机器人的学习笔记。介绍了二轮差分模型的原理和H桥电机驱动，详细讲解了如何利用rosserial_mbed库实现mbed与ROS之间的通信，包括编写发布者和订阅者代码、电机控制以及使用rqt_robot_steering和手柄进行控制。

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ROS教程

这是小弟的学习笔记，有错求请拍，多指教，谢谢

二树莓派3+ROS-kinetic+mbed/开环二轮差分模型

二轮差分模型介绍

1.二轮差分模型

二轮差分运动模型是目前最为简单方便的机器人运动底盘设计，依靠两个动力轮的电机输出不同达到直线行走和左右转动的目的，左右电机的转向不同即可完成转动，常见于寻迹小车，扫地机器人，送餐机器人等，底盘较为灵活，编程，机械设计都很简单，但缺点是转弯时不能走出顺滑的弧线

2.H桥电机驱动

H桥通常是由4个三极管做成的直流电机控制电路，电路原理图十分像字母H。4根三极管分为左上，左下，右上，右下，对角的一对三极管控制电机的一个运动方向，一侧导通后电机顺时针转，另一侧导通则逆时针转

H-bridge/wiki
H-bridge/baidu

rosserial_mbed介绍

通常来说，ROS机器人操作系统是在树莓派，miniPC，或者是笔记本电脑等运行以linux为基础的系统的设备上运行的，这类型的设备通常没有GPIO或PWM输出引脚，或者IO功能很弱，比如树莓派，它有GPIO引脚，但需要用python语言去控制或者引入wiringC++库，引脚数目也很少。所以在设计这个移动底盘的时候选择了mbed单片机和树莓派3的组合，mbed单片机负责底层的电机驱动，传感器数据读取任务，树莓派上则运行ROS系统，负责传感器数据的处理及发送控制指令。这就涉及了一个问题，ROS和mbed如何通信呢？
答案是，使用rosserial_mbed库，这个新的接口是在jade和kinetic这两个15年之后才推出的新版本上发布的，旧版本的indigo是没有的。rosserial_mbed库强大的功能在于，我们可以把单片机当作一个节点来看，在上边编写发布者和订阅者，与ROS通过USB串口来通信，不需要使用单片机Tx/Rx引脚，而且USB驱动也无需更改，直接使用mbed的程序烧录数据线，不需要用USB转TTL线
rosserial_mbed/wiki

还有与arduino的库
rosserial_arduino/wiki

连接mbed与ROS

1.mbed上的发布者和订阅者

1）mbed的发布者代码

#include <mbed.h>//mbed程序必须的头文件
#include <ros.h>
#include <std_msgs/String.h>//所涉及的消息类型的头文件

ros::NodeHandle  nh;//实例化ROS，给ROS分配一个句柄

std_msgs::String str_msg;
ros::Publisher chatter("chatter", &str_msg);

char hello[13] = "hello world!";

DigitalOut led = LED1;

int main() {
    nh.initNode();
    nh.advertise(chatter);

    while (1) {
        led = !led;
        str_msg.data = hello;
        chatter.publish( &str_msg );
        nh.spinOnce();
        wait_ms(1000);
    }
}

从这段ROSwiki给出的例程可以看出，在mbed上用到的语法与在电脑编写发布者节点的语法是一致的，整体框架也一样，所以在mbed上写ROS代码的时候，当作是往ROS框架内添加mbed的代码

2）mbed的订阅者代码

#include <mbed.h>
#include <ros.h>
#include <std_msgs/Empty.h>

ros::NodeHandle nh;
DigitalOut myled(LED1);

void messageCb(const std_msgs::Empty& toggle_msg){
    myled = !myled;   // blink the led
}

ros::Subscriber<std_msgs::Empty> sub("toggle_led", &messageCb);

int main() {
    nh.initNode();
    nh.subscribe(sub);

    while (1) {
        nh.spinOnce();
        wait_ms(1);
    }
}