ROS與移動底盤的通信試驗內(nèi)容

ROS與STM32的通信流程如圖所示

主要包含兩個方面：

• 小車里程計數(shù)據(jù)的上傳與接收
• 控制指令的下發(fā)與接收

1.原始消息內(nèi)容

在ROS中，里程計數(shù)據(jù)主要包括機器人的位姿(位置和姿態(tài))，以及機器人的速度(線速度和角速度)。對于本實驗所用到的麥輪地面機器人，只需要知道機器人的x軸與y軸線速度、x軸與y軸位置、z軸角速度、偏航角即可。

由于對速度積分可以得到位置，對角速度積分可以得到角度，所以STM32端上傳的里程計數(shù)據(jù)只需要包括機器人的 x軸與y軸線速度、z軸角速度 ，ROS端在接收到這些數(shù)據(jù)后，進行積分即可得到位置和角度。

另外，在本實驗用到的STM32端集成了一個ICM20602姿態(tài)傳感器，其中內(nèi)置了姿態(tài)解算算法，可以獲得準確的機器人姿態(tài)數(shù)據(jù)，因此本實驗使用STM32端上傳的偏航角來代替對角速度積分得到的航向角。

所以STM32上傳的里程計數(shù)據(jù)包括機器人的x軸線速度、y軸線速度、z軸角速度、偏航角。

與里程計數(shù)據(jù)類似，對于麥輪地面機器人，控制指令只需要包括機器人的x軸速度、y軸速度、z軸角速度即可，機器人坐標系如圖所示：

2.轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)組

知道了消息的原始數(shù)據(jù)，還需要將它轉(zhuǎn)換成傳輸效率更高的字節(jié)數(shù)組，如圖：

在C/C++中，有很多種將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)組的方法，其中一種常用的方法是使用聯(lián)合體(union)。

聯(lián)合體的所有成員占用同一段內(nèi)存，修改一個成員會影響其余成員，如果要實現(xiàn)一個float數(shù)據(jù)與字節(jié)數(shù)組的互相轉(zhuǎn)換，我們可以定義如下的聯(lián)合體：

typedef union{
  float data;
  uint8_t data8[4];
}data_u;

這個聯(lián)合體中有兩個成員，一個是32位的float數(shù)據(jù)data，另一個同樣是占據(jù)了32位字長的字節(jié)數(shù)組data8，根據(jù)聯(lián)合體的性質(zhì)，這兩個成員所在的內(nèi)存位置是一樣的，也就是說，改變其中任何一個成員的值，另一個也會被改變。

利用這個性質(zhì)，我們就可以實現(xiàn)float與字節(jié)數(shù)據(jù)的互相轉(zhuǎn)換。

3.添加幀頭和校驗碼

本實驗選擇常用的0xAA 0x55作為幀頭，同時對原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換得到的字節(jié)數(shù)組進行求和，將結(jié)果保存在1字節(jié)數(shù)據(jù)中，作為校驗碼。

準備工作：

1.在ROS端安裝serial功能包

sudo apt-get install ros-melodic-serial

2.在ROS端創(chuàng)建一個功能包，命名為xrobot，添加依賴項roscpp rospy tf serial