回顧2022年度ROS機(jī)器人

我一直想建立一個定制的3D打印機(jī)器人，但它似乎是一個時間密集的過程。當(dāng)Rafaello在2022年發(fā)表他的設(shè)計時，我還在學(xué)習(xí)很多關(guān)于ROS2的知識，不確定我是否可以建造一個定制的機(jī)器人。

快進(jìn)到2025年6月，我已經(jīng)得到了所有的3d打印部件，Pololu電機(jī)，oled，滾珠軸承，Adafruit Feather電機(jī)控制器和Jetson TX2 NX作為大腦(一個簡單的直接升級到原來的Jetson Nano)。少了一樣?xùn)|西，那就是PCB。

定制擴(kuò)展PCB設(shè)計

我本來打算用原來的設(shè)計，但覺得它少了一些東西。在那些缺失的東西中，這個板確實需要更好地利用空間——包括實際連接器和組件的空間。由于我手頭有一臺T962回流爐，我可以放棄通孔組件，直接使用SMD。

我選擇在電路板上添加一個ICM20948 I2C IMU，它將與一個OLED顯示器一起位于I2C總線上。電機(jī)控制接口將保持相似，但我會通過JST-XH添加連接器。I2C連接器將是JST-SH 4引腳連接器。我不再掙扎于廉價的杜邦連接器從引腳頭接口斷開(沒有應(yīng)變救濟(jì)!)。

在Kicad設(shè)計完成后，我將gerber文件發(fā)送到osh park。當(dāng)我收到木板時，我知道模板是最重要的部分，于是我決定從當(dāng)?shù)氐闹圃焐蘐ropical stencil那里買一個。它并不便宜，大約是從PCBway獲得模板的價格的10倍，但它是一個質(zhì)量很好的模板，在粘貼應(yīng)用時派上了用場(稍后會詳細(xì)介紹)。

在這些組件都到達(dá)后，我不能再拖延構(gòu)建了。

TPU燈絲問題

在構(gòu)建過程中，我有一些3d打印踏板的問題，因為我使用的TPU太硬了，我需要一個更靈活的TPU。我最終打破了一個胎面支撐支架!

在獲得TPU正確后，我有一個部分構(gòu)建減去修改的擴(kuò)展PCB

第一次PCB嘗試失敗

我第一次嘗試回流焊失敗了：IMU QFN封裝很棘手。我最初使用了廉價的紙板切割和備用pcb試圖夾心pcb，但這是棘手的，由于奧什公園pcb的有尖的邊緣，從面板斷開是留下的。我無法將這些與傳統(tǒng)的pcb和紙板方法對齊，所以我再次轉(zhuǎn)向3d打印以獲得定制的pcb支架，這樣我就可以應(yīng)用焊膏并獲得QFN。成功!我已經(jīng)檢測到IMU超過i2c檢測和有效讀數(shù)!

我確實必須將jetson i2c設(shè)備時鐘速率從400k修改為100k，可能是由于PCB中i2c線路上的上拉電阻尺寸不正確。修復(fù)了軟件中的一個小問題。

ROS2 IMU處理

接下來的步驟是實現(xiàn)基于Adafruit icm20X庫的自定義ROS2驅(qū)動程序。

我分叉了一個現(xiàn)有的repo，并用Adafruit的實現(xiàn)取代了底層驅(qū)動程序，可以在github上找到。最后，我不得不克隆并構(gòu)建這個包來獲得madgwick過濾器和過程方向，這樣我就可以看到rviz2中的方向變化。接下來，我修改了Nanosaur urdf xacro文件，以包含IMU的轉(zhuǎn)換。有一些很酷的ROS2 TF包可以讓你在rviz2之外可視化你的轉(zhuǎn)換：

現(xiàn)在我的轉(zhuǎn)換是正確的，我啟動rivz2并驗證方向。

結(jié)論

在2025年，我建議從另一個機(jī)器人平臺開始，比如Duckiebot，用于簡單的差速器驅(qū)動套件，或者選擇更復(fù)雜的Hiwonder或Yahboom套件，這也是基于杰森的。

一般來說，納米龍的問題是，除非你有3d打印機(jī)長絲的知識，否則很難建造。另一個缺點是缺乏用于定位的電機(jī)編碼器。這將是更好的使設(shè)計稍微寬，以適應(yīng)電機(jī)編碼器，因為Pololu使這些在成本上略有顛簸。

在編碼器之后，該平臺確實需要一個2D激光雷達(dá)，如Slamtec C1。如果沒有這些硬件部件，我們就只能實現(xiàn)Nvidia專有的Elbrus SLAM庫來進(jìn)行定位，它依賴于英特爾Realsense立體相機(jī)(例如D455)。我們也依賴于原來的基于Ubuntu 18.04的jetpack上的docker。如果同時使用編碼器和2D激光雷達(dá)運行ROS2 SLAM工具箱，而不必求助于Visual SLAM +昂貴的Realsense，那就太棒了。

Docker對于初學(xué)者來說可能會有問題——在這個項目中，我基于Tegrademo倉庫構(gòu)建了一個自定義的yocto發(fā)行版，并且可以本地運行ROS 2。考慮到所有這些問題，這是一個有趣且具有挑戰(zhàn)性的構(gòu)建，我學(xué)到了很多!

本文編譯自hackster.io