【大一立项】如何亲手搭建ROS小车：硬件和软件介绍
本次博客将详细介绍上篇博客中提到的ROS小车的硬件和软件部分。
由于十一实验室不开门，所以部分代码还没有上传到Github。
下位机
下位机使用Arduino（因为大一上刚学完用Arduino做循迹小车），其实Arduino作为ROS小车的下位机已经够用了，毕竟主要功能都是在上位机上跑的。
在这里推荐使用Arduino mega2560，具有6路中断，以后想做3轮小车也可以使用。淘宝50~300元左右：
至于选择正版还是盗版那就仁者见仁智者见智了，我买的正版，因为感觉正版稳定一点，而且可以报销。
Arduino主要作用是读取编码器信息传给树莓派，并且接受树莓派的速度信息提供L298N驱动电机。我做的小车有点重，感觉快赶上小型AGV了，电机功率也相应很大，所以找到一款大概的L298N：
代码部分可参考Github上的项目ros_arduino_bridge自行修改，大概修改部分有端口和PID个数等，因为电机原因，如果对两个电机都用同一个PID可能会导致走不了直线。当然也可以参考我的Github：Magical-E（后期会把PC、树莓派、Nano的代码都放上去）。
代码主要架构为通过串口通讯树莓派和Arduino互相发送字符串来获取信息，大家可以自己看看，很简单的。
上位机
树莓派
最开始是单纯打算用树莓派+Arduino做的，但后来发现树莓派性能有点差，就用的PC跑SLAM和导航，又想用深度摄像头玩目标检测和VSLAM，就买了个Jetson Nano。三个设备通过ROS_IP进行主从机通信。相关教程以ROS主从机通讯为关键词百度就行。在主从机通讯过程中要记得同步时间，不然有些包会报错，推荐使用ntp来同步时间。
树莓派的主要功能就是通过和Arduino串口通讯获得编码器信息，然后将编码器积分并发布Odom（发布功能在ros_arduino_brdige中实现）。但是由于编码器积分会存在累计误差，所以我还加入了IMU来和Odom扩展卡尔曼滤波来优化位姿信息（在robot_pose_ekf中实现）。具体方法是在ros_arduino_bridge中把Odom的发布取消，并加入一组协方差及判断，然后将IMU信息的topic映射到robot_pose_ekf所需要的话题即可发布新的话题odom_combined。实现效果为机器人走直线的时候主要依赖编码器，转弯时主要依赖IMU。
我使用的IMU是GY951，是ROS小课堂群主推荐的，使用串口通讯协议，可以直接通过USB转TTL模块插在树莓派上，而不是还要加个Arduino之类的处理数据。
而且碰巧的是它和某品牌出品的IMU芯片一样（手动滑稽），所以可以直接用某品牌的代码来处理数据。GitHub地址，具体操作参考ROS小课堂公众号。
树莓派端的其他功能还有：手柄控制、激光雷达驱动，这些功能百度能很快找到操作步骤，在此就不一一介绍了。只介绍一下我使用的激光雷达和手柄：
激光雷达使用思岚的rplidar A1，是ROS小车中经常使用的廉价激光雷达。手柄使用罗技的F710，大佬们都用这款，说能用很多年。两个都在ROS中有相关的驱动包。
Jetson Nano
大概是三月份左右Jetson Nano发售了，大家都很激动，我也趁搞立项买了一个?
板子的功能还算强大，具体参数参考淘宝。
Jetson Nano端实现的功能有：驱动深度摄像头、KCF跟踪、YOLO检测。因为时间有限，还有太多想实现的地方没能实现?
使用的深度摄像头是乐视体感摄像头，因为它其实用的是奥比中光Astra Pro的模组，而且因为某些原因现在闲鱼上很便宜。
但这款摄像头不能直接使用，因为直接用奥比中光的ROS驱动不能同时输出彩色图和深度图，我就用UVC输出的彩色图，具体方法参考我的CSDN博客：【已解决】奥比中光摄像头不能同时显示深度图和彩色图
至于KCF跟踪我用的是大佬写好的项目：tracker_kcf_ros，但是做了一些修改，因为大佬用的是Kinect V1。具体怎么修改就不详细说明了，大家读读源码就知道了。
YOLO检测部分用的darknet_ros，darknet框架还是很方便啊，几乎不用怎么操作就能搭建好环境。首先要确保装好显卡驱动、CUDA和CUDNN，Nano中自带好了CUDA和CUDNN，只需要在bashrc中开启即可。
PC
电脑端开始是做仿真，后来发现树莓派性能不太行后也跑SLAM和导航等。
仿真用过Stdr和Gazebo，一个二维一个三维。其实如果只做导航方面的仿真Stdr已经够用了，而且可以添加多个机器人还有超声波等传感器。Gazebo大家应该很熟悉了，是一款很强大的仿真软件，但比较吃内存。至于需要哪一个就看需求了。
小结
硬件及软件部分大概就是上面这么多，看起来挺少的，但其实花在上面的时间并不少?因为从装虚拟机、装ROS（虚拟机崩）到装双系统、装显卡驱动、再次装ROS、apt-get包的依赖错误、ROS中各种编译错误、各种库的安装、cmake语法……算了不列举了。。。反正有太多太多的坑要爬了，除了软件，硬件也有很多坑要爬。所以其实我建议如果没这么多时间而且足够有钱，可以直接买一个小车，这样可以把更多精力花在更重要的知识上。当然如果刚入门，想要从机械、电控到软件全方位地了解制作一个机器人的步骤，做一台ROS小车也未尝不是一个合适的选择。
资源
整理好树莓派、Jetson Nano以及PC的源码后，我会放在我的Github上面，大家有需要可以自取。
另外在学习ROS的过程中，我搜集了一些资料，包括ROS、机械臂、激光SLAM、视觉SLAM的教学视频，可以免费提供给大家，如有需要私信我即可。
另外在学习ROS的过程中，我搜集了一些资料，包括ROS、机械臂、激光SLAM、视觉SLAM的教学视频，可以免费提供给大家，如有需要加百度网盘：无处灯火
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