JetRacer ROS AI Kit 教程七、机器人里程计校准
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JetRacer ROS AI Kit 初级教程目录
- JetRacer ROS AI Kit 教程一、组装小车
- JetRacer ROS AI Kit 教程二、安装Jetson nano 镜像
- JetRacer ROS AI Kit 教程三、安装Ubuntu虚拟机 镜像
- JetRacer ROS AI Kit 教程四、配置多机通讯
- JetRacer ROS AI Kit 教程五、机器人移动控制
- JetRacer ROS AI Kit 教程六、使用ROS图形工具查看节点话题
- JetRacer ROS AI Kit 教程七、机器人里程计校准
- JetRacer ROS AI Kit 教程八、启动摄像头节点
- JetRacer ROS AI Kit 教程九、启动激光雷达节点
- JetRacer ROS AI Kit 主页
前言
- 机器人可以输出里程计信息，判断机器人行走的路程有多远，以及机器人转动了多少角度。但是程序默认输出的里程计和实际信息有可能会有误差，我们可以通过调节参数校准里程计信息，得到更高精度。
- 初次使用精度要求不高可以只校准直线行驶，其他步骤可跳过，不校准也影响不大，可以正常实现后面功能。
步骤1、直线行驶校准
- SSH连接机器人打开终端，输入以下命令启动机器人底盘节点
- 【注意：机器人底盘节点不能重复启动，否则出错。如果之前的底盘节点没有关闭则不需要再次启动】
roslaunch jetracer jetracer.launch #启动机器人底盘节点
- 在Ubuntu虚拟机端按“Ctrl+Alt+t”打开新的终端，并输入以下命令开启键盘控制话题节点
roslaunch jetracer keyboard.launch
- 按下键盘“I”键控制机器人向前运动，观察机器人是否直线运动，如果机器人偏向一边可以通过下面方式校准。
- 再次打开新的终端，运行如下命令启动rqt_reconfig工具
rosrun rqt_reconfigure rqt_reconfigure
- 调节servo_bias的值，修改舵机初始偏移，直到机器人可以直线运动。
- 动态参数调节只会影响此次的运行效果，参数不会保存到参数文件中，不影响下次启动。需要将参数保存到jetracer_ros/cfg/jetracer.cfg文件中。
vi ~/catkin_ws/src/jetracer_ros/cfg/jetracer.cfg
修改servo_bias 一行，将第五个参数修改为刚才设置的值并保存。
步骤2、线速度校准
- 线性校准启动程序默认已经启动机器人底盘节点，请先关闭前面启动的机器人底盘节点，保持“机器人主节点”运行即可，否则运行命令后提示出错。
- 在jetson nano 中重新打开一个终端，运行如下命令，启动线速度校准程序
roslaunch jetracer calibrate_linear.launch
- 开启后不要关闭，否则在虚拟机命令框中看不到校准选项
- 在虚拟机端运行如下命令，启动动态参数调节图形界面 ，若上述线速度校准程序正常运行，则可以看到 calibrate_linear 选项
rosrun rqt_reconfigure rqt_reconfigure
- 其中：
- test_distance 为测试距离，默认为1m.
- speed 为机器人线速度
- tolerance 为到达目标的误差。误差太小，会在目标位置抖动，反之，到达目标点的误差就很大
- odom_linear_scale_correction 为里程计缩放比例，最后修正的值即为线速度校准参数。
- start_test 开始机器人校准
- 将机器人放在地上，并标记机器人位置，勾选start_test,机器人开始运动，等待机器人停止后，测量机器人运动距离。记录运动距离除以目标距离的比值，将odom_linear_scale_correction乘以这个比作为新的参数。重复测试，直到实际运动距离为1m。
- 例如设置运动1m,实际运行1.2m，则比值为1.2，odom_linear_scale_correction更新为1x1.2即1.2再次启动测试，若效果满意则线性校准参数为1.2，若实际运动为1.1m,则odom_linear_scale_correction更新为1.2*1.1即1.32。如此反复直到效果满意。
- 在jetson nano中输入以下命令，打开catkin_ws/src/jetracer_ros/launch/jetracer.launch文件，将linear_correction的值修改为刚才校准得到odom_linear_scale_correction校准参数。再次启动校准程序即可实际行走1m距离。
vi ~/catkin_ws/src/jetracer_ros/launch/jetracer.launch #修改校准参数
步骤3、舵机转向标定
- 由于舵机转动角度不等于轮胎转向角度，因此我们需要采集不同舵机角度下轮胎的转向角度，然后通过多项式拟合两者关系。
- 舵机校准过程较为复杂，要求不高的情况下可以跳过此步骤不在重新标定。
- 程序中采用如下三项式拟合，其中x表示轮胎转向角，y表示舵机转动角度，servo_bias为直线校准参数，正常情况下，此项应该为0。a,b,c,d为拟合参数。
y = a*x^3 + b*x^2 + c*x + d + servo_bias。
- 标定前，需要先将电机线拔掉，让电机处于自由状态。同时，需要修改参数让舵机直接控制舵机转向，即y = x。故a,b,d,servo_bias均设置为0，c设置为1。
- 打开jetracer_ros/cfg/jetracer.cfg文件，将servo_bias设置为0。修改servo_bias 一行，将第五个参数修改为0并保存。
vi ~/catkin_ws/src/jetracer_ros/cfg/jetracer.cfg
- 打开jetracer_ros/launch/jetracer.launc文件，将coefficient_a，coefficient_b，coefficient_d设置为0，coefficient_a设置为1。
vi ~/catkin_ws/src/jetracer_ros/launch/jetracer.launch
- SSH连接机器人打开终端，输入以下命令启动机器人底盘节点
- 【注意：机器人底盘节点不能重复启动，否则出错。如果之前的底盘节点没有关闭则不需要再次启动】
roslaunch jetracer jetracer.launch #启动机器人底盘节点
- 在虚拟机端打开rqt_publisher话题发布功能，选择/cmd_vel话题并添加话题信息。
rosrun rqt_publisher rqt_publisher
- 将/cmd_vel.augular.z的值设置改为-1并发布，舵机将转动到最左的位置，然后用手慢慢推小车运动，测试一下小车的转弯直径并记录。
- 将/cmd_vel.augular.z依次设置为[-1, -0.9, -0.8, -0.7, -0.6, -0.5, -0.4, -0.3, -0.2, -0.1, 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1]，并测量记录不同值下小车的转弯直径。
- 在虚拟机中打开程序，将不同角度下的转弯直径替换为刚才得到的实际数据,其中R数组为实际转弯直径，对应的舵机角度为y数组。
vi ~/catkin_ws/src/jetracer_ros/scripts/servo_calibratin.py
- 运行如下命令运行舵机校准程序
python ~/catkin_ws/src/jetracer_ros/scripts/servo_calibratin.py
- 程序运行后拟合曲线如下图所示，红线为拟合的结果，绿线为采集的数据。
- 程序运行后输出结果如下图所示；
- 最后一行为拟合参数，分别对应参数a,b,c,d。
- 将参数保存到启动文件中
vi ~/catkin_ws/src/jetracer_ros/launch/jetracer.launch
- 注意：程序中输出的为科学计数法，需要转换为浮点数在保存到文件中。
- 正常校准后，小车应该是可以直线行驶的，servo-bias直接为0不需修改。如果小车直线行驶偏移，可以稍微调节servo-bias参数或者直接调节d参数也可。