Tarım, arkeoloji, ulaşım gibi çeşitli alanlarda gereken hassasiyet nedeniyle, lazerler genellikle engellerden kaçınma, harita oluşturma ve hatta otonom gibi amaçlar için kullanılır. navigasyon.

LiDAR'lara, nasıl çalıştıklarına ve bunları alanınızın 2B haritasını oluşturmak için nasıl kullanabileceğinize bakalım.

Odanızı Taramak İçin İhtiyacınız Olan Şeyler

Odanızın 2B haritasını oluşturmak için ön koşullar şunlardır:

  • Ubuntu Sunucusu çalıştıran bir dizüstü bilgisayar veya PC
  • ROS kurulumu
  • bir lidar

LİDAR nedir?

LiDAR veya Işık Algılama ve Menzil, Başka bir adla da bulunabilir, LADAR (Lazer Algılama ve Menzil) darbe şeklinde ışık kullanarak mesafeyi ölçen aktif bir uzaktan algılama teknolojisi lazer. Teknoloji, bir hedefe optik bir darbe göndererek ve yansıyan dönüş sinyalinin özelliklerini ölçerek çalışır.

Sistem, ışının geri dönmesi için geçen süreyi ölçer. Genel olarak, bir mesafe ölçerdir. Optik darbenin genişliği birkaç nanosaniyeden birkaç mikrosaniyeye kadar değişebilir ve çeşitli malzemeleri hedefleyebilir.

instagram viewer

Sistem Bağlantısı ve Lazer Veri Toplama

Bu durumda bina içi robotik uygulamalara uygun, düşük maliyetli bir LiDAR sensörü olan RPLIDAR A1 kullanılacaktır. 360 derecelik bir tarama alanına, 5.5hz/10hz dönüş frekansına ve 8 metrelik bir korucu mesafesine sahiptir. LiDAR, bir menzil tarayıcı sistemine, bir motor sistemine ve ayrıca bir iletişim arayüzüne (seri port/USB) sahiptir.

Sistem, mesafe verilerini saniyede 2000 defadan fazla ve yüksek çözünürlüklü mesafe çıkışı ile ölçer. Sonuç olarak, verileri işlemek ve görselleştirmek için çeşitli araçların kullanılmasını gerektirir. Örneğin, SlamTech RoboStudio aracını veya ROS tarafından sağlanan paketi kullanabilirsiniz.

Neden ROS?

ROS (Robot İşletim Sistemi), robotları geliştirmeye ve herkes için kullanılabilir hale getirmeye adanmış küresel bir açık kaynaklı robotik hobisi topluluğu tarafından kullanılan bir yazılımdır. İlk olarak Stanford Üniversitesi'nde Eric Berger ve Keenan Wyrobek tarafından geliştirildi. ROS ayrıca sensör verilerini görselleştirmenize, arayüzler oluşturmanıza ve Rviz ve Gazebo simülasyon motoru gibi araçları kullanmanıza olanak tanır.

ROS ile kodunuzu düğüm adı verilen küçük programları içeren paketlere kolayca ayırabileceksiniz. Bu düğümler, üzerinden mesaj gönderip aldıkları konular aracılığıyla bağlanır.

Bu projede, özellikle LiDAR veri toplama için tasarlanmış bir ROS paketi olan rplidar_ros kullanacaksınız. Hector_slam paketi daha sonra harita oluşturmak için kullanılacaktır.

Adım 1: ROS Kurulumu

Sonrasında Ubuntu Sunucusunu kurmak, terminalinizi açın ve Debian paket dizininizin güncel olduğundan emin olmak için aşağıdaki komutu çalıştırın. Güncelleme ve yükseltme arasındaki fark çoktan kaplanmıştır.

sudo uygun Güncelleme

Aşağıdaki adım ROS'u kurmaktır.

sudo uygun Yüklemek ros-noetic-desktop-tam dolu

ROS'u çalıştırarak test edebilirsiniz. gül puanı, bu da uygun kurulumun kanıtı olarak hizmet edecektir.

gül puanı

2. Adım: İlk Taramanızı Alma

İlk olarak, yüklemek için aşağıdaki komutu çalıştırın. rplidar_ros paket:

sudo uygunalmak ros-noetic-rplidar-ros'u kurun

bu rplidar_ros paket, LiDAR tarama verilerini elde etmek ve görselleştirmek için gereken komut dosyalarını ve başlatma dosyalarını içerir.

Yazılımınızı tamamladıktan sonra, LiDAR'ınızı USB bağlantı noktası üzerinden PC'nize bağlayın. LiDAR dönmeye başlayacak, ancak bir ROS başlatma dosyası çağıran aşağıdaki komutu çalıştırmadığınız sürece herhangi bir lazer yaymayacaktır.

yeniden fırlatmarplidar_rosrplidar.başlatmak

Bu komutu çalıştırarak /scan adlı bir konuda yayınlanan yansıyan mesafeleri görebilirsiniz.

rostopik Eko /scan

Terminalinizde işlenmemiş lazer tarama verilerinin bir temsilini görmelisiniz:

Bu verileri görselleştirmek için, lazer tarayıcıdan veri alan diğer çalışan terminali kapatmadığınızdan emin olarak başka bir terminal açın ve başlatın. Rviz, görselleştirme aracı.

rosrun rviz rviz

Değiştir Sabit Çerçeve ile Lazertıklayın, ardından Ekle pencerenin sol alt köşesindeki düğmesine basın ve Lazer Tarama. Son olarak, LaserScan konusunu şu şekilde ayarlayın: /scanve gerçek zamanlı LiDAR taramanızı görebileceksiniz.

İlk taramanızı almakta sorun yaşıyorsanız, bunun nedeni cihazınızın seri olarak veri iletmeye yetkili olmaması olabilir. Bunu düzeltmek için aşağıdaki komutu çalıştırın ve ardından önceki adımlarla devam edin.

sudo chmod 777 /dev/ttyUSB0

3. Adım: Eşlemeyi Başlatın

LiDAR'ınızı test ettikten ve düzgün çalıştığını onayladıktan sonraki adım, ilgilendiğiniz bölgeyi taramaya başlamaktır. Bunun için, Hector Slam ("Slam", "Eşzamanlı yerelleştirme ve haritalama" anlamına gelir) adlı ek bir pakete ihtiyacınız olacak.

Daha önce olduğu gibi, bu paketi kurmak için aşağıdaki komutu yürütün:

sudo uygunalmak ros-noetic-hector-slam'i yükleyin

Taramayı çalıştırmadan önce, aşağıda gösterildiği gibi birkaç parametreyi değiştirin. kullanarak hector_slam paketinde tutorial.launch arayın. roscd emretmek.

roscd hector_slam_launch

Komuta nano dosyanızı açmanıza ve düzenlemenize izin verir.

nanoöğretici.başlatmak

karşılaşabilirsin Linux dosya izni bu komutla çözülebilecek hata:

sudochmod 777 öğretici.başlatmak

İşte yürütmenin bir örneği:

Bir sonraki adım, satırları aşağıda gösterildiği gibi değiştirmektir:

Son adım bu satırı çalıştırmaktır.

yeniden fırlatmahector_slamöğretici.başlatmak

En iyi sonuçları elde etmek için LiDAR'ınızı odanızda yavaşça hareket ettirmeye başlayın çünkü haritalar oluşturmak en çok yavaş hareket ederken etkilidir. Yörüngenizi açabilir ve lazer tarama ayarlarını deneyebilirsiniz.

Aşağıdaki videoda gösterildiği gibi bir dizüstü bilgisayar ve bir LiDAR kullanarak tüm evi taramak için iç mekan SLAM'ını kullanabilirsiniz. Ek sensörler entegre edilerek ve ardından her iki kaynaktan gelen veriler birleştirilerek sonuçlar iyileştirilebilir.

4. Adım: Haritanızı Kaydetme ve Düzenleme

Haritayı kaydetmek için taramanızı bitirdikten sonra aşağıdaki komutu çalıştırın:

rostopic pub sistem komutu std_msgs/String "savegeotiff"

Bu senaryoda, görüntü büyüsü haritayı bir PNG resim dosyasına dönüştürmek için kullanılabilir, yüklemeyi ve dönüştürmeyi tamamlamak için bu komutların her ikisini de çalıştırın.

sudo uygunalmak imagemagick'i yükle
dönüştürmektaranmışHarita.pgmBenimPngHaritam.png

LiDAR'dan Daha Fazla Kullanım Alın

Bir LiDAR ve bir PC kullanarak 2B tarama yapabildiniz. Kinect gibi bir derinlik kamerası ekleyerek ve toplanan iki veri türünü entegre ederek taramanızı iyileştirebilirsiniz.

Aynı teknoloji, LiDAR'ın kameraya entegre edildiği bazı üst düzey iPhone ve iPad modellerinde bulunabilir. 3D haritaların geliştirilmesine, mesafe ölçümüne ve artırılmış gerçekliğe izin veren cihazın arkasındaki modül uygulamalar.