1. 概述
- PIBOT下位机支持多种主板，Arduino Mega2560、STM32F1及STM32F4等
- PIBOT下位机支持多种运动模型(差分、全向、麦克纳姆轮)，无需重新烧写固件即可修改支持
- PIBOT下位机支持不同的参数的机器人，执行设置相关参数即可
2. 软件框架
橙色部分为下位机的功能模块
3. 下位机开发环境
-
Arduino Mega 2560为主控单元，使用Visual studio code+Platform IO进行开发，支持Windows和ubuntu环境 -
STM32F1为主控单元，使用Keil进行开发 -
STM32F4为主控单元，Ubuntu下使用Visual studio code进行开发
3.1 环境搭建
Arduino
具体请参考Visual Studio Code插件PlatformIO IDE开发Arduino
STM32F1
STM32F4
具体请参考PIBOT的STM32F4环境配置与编译
4. 代码分析
以Arduino为例的代码分析具体请参考ROS机器人底盘(7)-Firmware的代码分析(1)
ROS机器人底盘(8)-Firmware的代码分析(2)
ROS机器人底盘(24)-嵌入式部分框架设计与实现
5. 参数配置
运动参数出厂时都内置在板子的EEPROM/FLASH中
5.1 默认参数
默认参数出厂会固化到板子,用户可以根据主机环境校准微调,可以参考PIBOT的控制及校准
pibot_configure.gif
具体参数定义说明如下
model_type模型参数， 具体为2轮差分/三轮全向/麦克纳姆轮wheel_disameter主动轮的直径wheel_trackapollo:两个主动轮的轮间距zeus:三个轮子所在圆直径hades:四个轮子矩形长宽之和hera左右轮距*系数encoder_resolution轮子旋转一周编码器变化值的绝对值(一般为4*编码器分辨率，如4 * 11 固件程序做了4倍频)motor_ratio电机的减速比do_pi_interval计算pid的间隔时间，固定值10kpkikdko为一个系数，实际PID参数为kp/ko ki/ko kd/kocmd_last_time命令激励的超时时间，即超过该时间没有新的命令会机器人会停止max_v_liner_x max_v_liner_y max_angular_z底层速度限制，遥控器键盘或者导航层下发的速度会被该值限制imu_type支持的imu类型motorX_exchange_flag电机方向调整参数， 具体见下面说明encoderX_exchange_flag编码器方向调整参数， 具体见下面说明
5.2 电机顺序与电机方向
由于电机批次或者电机型号不一致， 首次接入PIBOT需要做电机顺序的矫正
5.2.1 电机顺序
两轮差分
/*
x
^
|
|
|
y<--------
---------------------
- -
- -
- -
- -
- -
- -
1-------------------2
*/
四轮差分/四轮麦克纳姆轮
/*
x
^
|
|
|
y<--------
3-------------------2
- -
- -
- -
- -
- -
- -
4-------------------1
*/
三轮全向
/*
x
^
|
|
|
y<--------
1
- -
- -
- -
- -
- -
- -
2-------------------3
*/
5.2.2 测试电机顺序
-
确认小车模型
查看pibot_bringup打印输出，确认当前配置模型是否跟使用的一致，如不一致则host端打开pibot_configure调整
pibot_confirm_model.gif 测试电机
退出之前的程序， 架空小车（便于观察)
cd ~/pibot_ros/pypibot/transport
# 测试电机1
python test_motors.py 1000 # 命令输完，电机1会转动
# 根据配置的车上对照电机顺序图，观察是否是电机1转动
# 测试电机2
python test_motors.py 0 1000 # 命令输完，电机2会转动
# 根据配置的车上对照电机顺序图，观察是否是电机2转动
# 测试电机3（如果有）
python test_motors.py 0 0 1000 # 命令输完，电机3会转动
# 根据配置的车上对照电机顺序图，观察是否是电机3转动
# 测试电机4（如果有）
python test_motors.py 0 0 1000 # 命令输完，电机4会转动
# 根据配置的车上对照电机顺序图，观察是否是电机4转动
5.2.3 电机方向的的确认与调整
确保电机顺序以及方向正常,再测试该项
重做测试电机的测试， 根据输入的参数以及实际转的方向确认电机接线方向是否正确
cd ~/pibot_ros/pypibot/transport
# 测试电机1
python test_motors.py 1000# 命令输完，电机1会转动
# 观察是否是电机1是否顺时针转动(从电机输出轴/外侧观察)
python test_motors.py -1000 0 # 命令输完，电机1会转动
# 观察是否是电机1是否逆时针转动(从电机输出轴/外侧观察)
如果不一致按照之前的在设备端执行pibot_brinup，Host端执行pibot_configure修改motorX_exchange_flag**参数
调整完成主板需要重新上电生效
5.2.4 电机方向的的确认与调整
确保电机顺序以及方向正常,再测试该项
重做测试电机的测试， 根据输入的参数以及编码器的反馈确认编码器
cd ~/pibot_ros/pypibot/transport
# 测试电机1
python test_motors.py 1000 0 # 命令输完，电机1会转动
# 观察输出的日志， 第一列的值是否在变大
python test_motors.py -1000 0 # 命令输完，电机1会转动
# 观察输出的日志， 第一列的值是否在变小
如下结果
- 在控制电机1顺时针转动时候，编码器1(第一列)逐渐增大则为正常
david@david-MS-7808:~/pibot_ros/pypibot/transport$ python test_motors.py 1000 0
[I] 2021-04-23 23:34:02.941 (0xFBE7):set pwm success
[I] 2021-04-23 23:34:02.941 (0xFBE7):****************get encoder count*****************
[I] 2021-04-23 23:34:02.948 (0xFBE7):encoder count: 0 0 0 0
[I] 2021-04-23 23:34:03.964 (0xFBE7):encoder count: 636.0 0.0 0.0 0.0
[I] 2021-04-23 23:34:04.472 (0xFBE7):encoder count: 1292.0 0.0 0.0 0.0
[I] 2021-04-23 23:34:04.980 (0xFBE7):encoder count: 1949.0 0.0 0.0 0.0
[I] 2021-04-23 23:34:05.488 (0xFBE7):encoder count: 2609.0 0.0 0.0 0.0
[I] 2021-04-23 23:34:05.996 (0xFBE7):encoder count: 3263.0 0.0 0.0 0.0
[I] 2021-04-23 23:34:06.504 (0xFBE7):encoder count: 3922.0 0.0 0.0 0.0
[I] 2021-04-23 23:34:07.012 (0xFBE7):encoder count: 4584.0 0.0 0.0 0.0
- 在控制电机1逆时针转动时候，编码器1(第一列)逐渐减少则为正常
david@david-MS-7808:~/pibot_ros/pypibot/transport$ python test_motors.py -1000 0
[I] 2021-04-23 23:35:51.575 (0xD657):encoder count: 5402.0 0.0 0.0 0.0
[I] 2021-04-23 23:35:52.083 (0xD657):encoder count: 4772.0 0.0 0.0 0.0
[I] 2021-04-23 23:35:52.591 (0xD657):encoder count: 4122.0 0.0 0.0 0.0
[I] 2021-04-23 23:35:53.099 (0xD657):encoder count: 3473.0 0.0 0.0 0.0
[I] 2021-04-23 23:35:53.607 (0xD657):encoder count: 2822.0 0.0 0.0 0.0
依次控制各个电机，如果符合结果则无需调整，如果某一个或几个不符合则输入下面命令打开配置页面调整对应编码器参数
encoderX_exchange_flag
调整完成主板需要重新上电生效
