讯飞智能车比赛ucar_controller的ROS2实现.zip

# ucar_controller [TOC] ## 简介 `ucar_controller`作为与下位机mcu通讯的ROS包实现了电机控制、灯光控制、mcu板载imu数据读取等功能。我们可以通过发布`/cmd_vel(geometry_msgs/Twist)`速度控制话题，指定xy方向的平移速度以及yaw角的旋转速度来控制小车运动。同时发布里程计话题`/odom(nav_msgs/Odometry)`实时发布小车里程计记录的速度、位置。如果是晓mini版本的智能驾驶小车，本包还会发布`/imu(sensor_msgs/Imu)`。 ## 安装所需依赖 ```bash sudo apt update sudo apt install ros-melodic-serial libeigen3-dev sudo pip3 uninstall em # 卸载em，em可能未安装。忽视未安装无法卸载的报错即可 sudo pip3 install empy -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple ``` 编译： ```bash cp -r ucar_controller ~/ucar_ws/src/ cd ~/ucar_ws catkin_make ``` ## 简单验证 1、启动节点： 注：晓版本的小车需要把`base_driver.launch`中导入的`driver_params_mini.yaml`注释，并换为：`driver_params_xiao.yaml` 即已经注释的那行。 ```bash roslaunch ucar_controller base_driver.launch ``` 2、发布话题控制： base_driver节点订阅/cmd_vel话题，msg类型为geometry_msgs/Twist。 我们可以通过发布/cmd_vel话题来控制小车移动，比如： Ctrl + Alt + T重新开启一个终端。 用rostopic工具发布话题。（注意用Tab键自动补全来填写geometry_msgs/Twist数据，不然手动输入格式容易出错） ```bash rostopic pub -r 20 /cmd_vel geometry_msgs/Twist "linear: x: 0.0 y: 0.0 z: 0.0 angular: x: 0.0 y: 0.0 z: 1.0" ``` 输入指令后小车会持续逆时针自转。 ## 全部功能介绍 ### 1. 实时控制 方式：发布话题。 话题名：`/cmd_vel` msg类型：geometry_msgs/Twist ``` geometry_msgs/Vector3 linear float64 x # x方向线速度 float64 y # y方向线速度 float64 z # 无效 geometry_msgs/Vector3 angular float64 x # 无效 float64 y # 无效 float64 z # z轴角速度 ``` ### 2. 获取里程计数据 方式：订阅话题。 话题名：`/odom` msg类型：nav_msgs/Odometry ```cpp std_msgs/Header header uint32 seq time stamp string frame_id string child_frame_id geometry_msgs/PoseWithCovariance pose geometry_msgs/Pose pose geometry_msgs/Point position # 里程计坐标下的位置，z值无效 float64 x float64 y float64 z geometry_msgs/Quaternion orientation # 里程计坐标下的朝向 float64 x float64 y float64 z float64 w float64[36] covariance geometry_msgs/TwistWithCovariance twist geometry_msgs/Twist twist geometry_msgs/Vector3 linear # 小车实时线速度，z值无效 float64 x float64 y float64 z geometry_msgs/Vector3 angular # 小车实时角速度，x,y值无效 float64 x float64 y float64 z float64[36] covariance ``` 可以通过执行`rostopic echo /odom `指令，在终端实时打印小车里程计数据。 ### 3. 获取imu数据 >晓版本小车没用该功能，晓版本小车需要使用fdilink_ahrs包来获取imu数据 1. imu数据 方式：订阅话题。 话题名：`/imu` msg类型：sensor_msgs/Imu ```cpp std_msgs/Header header uint32 seq time stamp string frame_id geometry_msgs/Quaternion orientation # 小车姿态 float64 x float64 y float64 z float64 w float64[9] orientation_covariance geometry_msgs/Vector3 angular_velocity # 小车实时角速度 float64 x float64 y float64 z float64[9] angular_velocity_covariance geometry_msgs/Vector3 linear_acceleration # 小车实时加速度 float64 x float64 y float64 z float64[9] linear_acceleration_covariance ``` 可以通过执行`rostopic echo /imu `指令，在终端实时打印小车imu数据。 2. 地磁指北数据 方式：订阅话题。 话题名：`/mag_pose_2d` msg类型：geometry_msgs/Pose2D ```cpp float64 x # 无效 float64 y # 无效 float64 theta # 指北的yaw角值（单位：rad） ``` 可以通过执行`rostopic echo /mag_pose_2d `指令，在终端实时打印。 ### 4. 设置灯光效果 服务名：`get_battery_state` 服务数据类型：aicar_controller/GetBatteryInfo.srv ``` uint8 MODE_NORMAL = 0 # 常亮 uint8 MODE_BLINK = 1 # 闪烁 uint8 MODE_BREATH = 2 # 呼吸 uint8 mode_type # 灯光模式 float64 frequency # 模式频率（常亮模式自动忽略） uint8 red_value # 红色光亮度范围（0-255） uint8 green_value # 绿色光亮度范围（0-255） uint8 blue_value # 蓝色光亮度范围（0-255） --- bool success # 设置是否成功 string message # 异常log信息 ``` response枚举： 1、设置失败（可能与MUC通信异常） res.success = false; res.message = "Can't connect base's MCU."; 2、设置成功 res.success = true; res.message = "Set LED success."; ### 5. 小车电池信息发布（仅电池剩余电量百分比有效，即：percentage） 话题名：`battery_state` `sensor_msgs/BatteryState.msg` ``` POWER_SUPPLY_STATUS_UNKNOWN = 0 # 未知 POWER_SUPPLY_STATUS_CHARGING = 1 # 充电 POWER_SUPPLY_STATUS_DISCHARGING = 2 # 放电中 POWER_SUPPLY_STATUS_NOT_CHARGING = 3 # 未充电 POWER_SUPPLY_STATUS_FULL = 4 # 满电 POWER_SUPPLY_HEALTH_UNKNOWN = 0 # 未知 POWER_SUPPLY_HEALTH_GOOD = 1 # 良好 POWER_SUPPLY_HEALTH_OVERHEAT = 2 # 过热 POWER_SUPPLY_HEALTH_DEAD = 3 # 没电 POWER_SUPPLY_HEALTH_OVERVOLTAGE = 4 # 过电压 POWER_SUPPLY_HEALTH_UNSPEC_FAILURE = 5 # 未知错误 POWER_SUPPLY_HEALTH_COLD = 6 # 过冷 POWER_SUPPLY_HEALTH_WATCHDOG_TIMER_EXPIRE = 7 # POWER_SUPPLY_HEALTH_SAFETY_TIMER_EXPIRE = 8 # POWER_SUPPLY_TECHNOLOGY_UNKNOWN = 0 # 未知 POWER_SUPPLY_TECHNOLOGY_NIMH = 1 # Ni-MH battery 镍氢电池 POWER_SUPPLY_TECHNOLOGY_LION = 2 # Li-ion battery 锂离子电池 POWER_SUPPLY_TECHNOLOGY_LIPO = 3 # Li-Po battery 锂聚合物电池 POWER_SUPPLY_TECHNOLOGY_LIFE = 4 # li-Fe battery 锂铁电池 POWER_SUPPLY_TECHNOLOGY_NICD = 5 # NiCd battery 镍镉电池 POWER_SUPPLY_TECHNOLOGY_LIMN = 6 # LiMn battery 锂锰电池 std_msgs/Header header uint32 seq time stamp string frame_id float32 voltage # Voltage in Volts (Mandatory) float32 current # Negative when discharging (A) (If unmeasured NaN) float32 charge # Current charge in Ah (If unmeasured NaN) float32 capacity # Capacity in Ah (last full capacity) (If unmeasured NaN) float32 design_capacity # Capacity in Ah (design capacity) (If unmeasured NaN) float32 percentage # Charge percentage on 0 to 1 range (If unmeasured NaN) uint8 power_supply_status # The charging status as reported. Values defined above uint8 power_supply_health # The battery health metric. Values defined above uint8 power_supply_technology # The battery chemistry. Values defined above bool present # True if the battery is present float32[] cell_voltage # An array of individual cell voltages for each cell in the pack # If individual voltages unknown but number of cells known set each to NaN string location # The location into which the battery is inserted. (slot number or plug) string serial_number # The best approximation of the battery serial number ``` 当前版本实际使用到的status数据： ```cpp battery_msg.power_supply_status = 2; // 放电中 即正在运行 battery_msg.power_supply_health = 1; // 良好 battery_msg.power_supply_technology = 0; // UNKNOWN battery_msg.present = true; // 存在电池 battery_msg.percentage = curr