Roboterprojekt/Software

SD Karten als Bootlaufwerk

ultra Sandisk-microSD Karte hat kein USB Boot aktiviert in boot config

extreme Sandisk-microSD Karte muss für USB Boot im Jetson Nano verbleiben. Bootloader lädt USB Treiber nach und bootet dann von /dev/sda1.

Kompilieren

• hoverboard-driver - wichtig ist den Makarov Fork des Submodules zu verwenden https://github.com/alex-makarov/bipropellant-hoverboard-api.git

- Ansonsten gibt es einen Linker-Error

git clone --recurse-submodules https://github.com/naoki-mizuno/ds4_driver

für einen spezifischen Commit nach dem clone: "git checkout HIER_DEN_HASH"

Helfer Skripte

(Jetbot)(Start/Select für Motor RPlidar Start/Stop Motor beim ersten mal 2x drücken. Erster Befehl wird verworfen. (TODO))

Zugriffsrechte USB und Bluetooth Peripherie

Anstatt eine UDEV Rule für /dev/ttyUSB* anzulegen den Benutzer in die Gruppe dialout (USB) und input (PS4 BT Controller) adden für RW-Zugriff.

Autostart beim Einschalten des Nano

In GNOME Startprogrammen ein Skript zum Starten der Roboter Software zum Starten für Headless Betrieb.

VNC Server

Wir verwenden den vino VNC Server. "xrandr --fb 1920x1080" damit headless die Auflösung passt - funktioniert sowohl mit x11vnc als auch mit Vino? "setxkbmap de" damit alle Tastatureingaben von Sonderzeichen über VNC funktionieren (|` usw.) Damit in jedem Fall auch ohne einem angeschlossenen Monitor der X11 Server gestartet wird, muss in der Datei /etc/X11/xorg.conf die Option AllowEmptyInitialConfiguration für das verwendete Device (z.B. "Device0") auf true gesetzt werden.

SSH Server

SSH Server ist standardmäßig aktiviert. Für den Login Benutzer/Passwort "jetbot" verwenden.

Powermodi

MAXN und 5W Modus - 4 vs 2 CPUs. Halbe Leistung. Bei MAXN passieren Spannungsfehler wenn nur mit dem USB Powerbar betrieben und der Nano schaltet sich komplett aus. Für Mobilbetrieb mit dem USB Powerbar anscheinend 5W Modus notwendig. Mit dem Akkupack alleine möglich im MAXN Betrieb, aber Kombination aus Akkupack und Powerbar ideal. Der separate Bleiakku hat keinen nennenswerten Mehrwert hinsichtlich der Akkulaufzeiten gebracht.

Stromverbrauch/Akkubetrieb Laufzeiten

!!Folgendes vermutlich NUR OHNE das Akkupack mit dem Display!! Der Dienst jetbot_stats zum Befüllen des Displays auf der Akkupack Erweiterung ist ressourcenhungrig. Im 5W Modus frisst er ca. 15% CPU pro Core. Das ist unverhältnismäßig hoch. Zyklisch wird mindestens ein python Skript aufgerufen das für die Last sorgt. Daher folgende Befehle angebracht zum dauerhaften deaktivieren: "systemctl stop jetbot_stats" und "systemctl disable jetbot_stats"

TF Laser

Static transform für Laser immer notwendig damit ein relativer Bezug im Raum zur Hardware errechnet werden kann - Frame "laser"

Jetbot Image Einrichtung

Automatische Updates abschalten. Die CPU wird sonst zu unvorhergesehen Zeiten komplett beansprucht und erzeugt nicht vorhersehbares Verhalten. Daher Updates nur manuell ausführen.

getty für ttyTHS1 und ttyS0 maskieren "systemctl mask"

Helferskripte

• /home/jetbot/ROS/.sh <- iwas mit start_carto_rpl_komplett.sh oder so ähnlich
• /home/jetbot/ROS/hotspot_start.sh
• /home/jetbot/ROS/hotspot_stop.sh

Serielle Verbindung

USARTs Verbindungen müssen RX/TX crossen - Nullmodemverbindung

Ansteuerung der Motoren

Ansteuerung der Motoren per PPM https://de.wikipedia.org/wiki/Pulsdauermodulation#Steuerungstechnik

Flashen des Motor Controllers

Bisher Flashen des Motor Controller Boards vom Jetson Nano, weder mit dem originalen ST-Link Adapter noch mit dem China Flasher möglich -> evtl funktioniert es mit dem st-flash Tool - gemeint ist nicht st-link-gui

Rosbag Dateien

Speichern der Scans
"rosbag record -a" um alle Topics aufzunehmen. Pro Minute etwa 10 MByte für den RPLidar im Boost Modus/8K.
"rosbag play --topics /scan /tf /tf_static /map" funktioniert erstmal. Evtl nicht optimal.

Es sollte reichen nur die Lidar und IMU Topics zu speichern.

Bei der Wiedergabe können Topics pausiert werden. Das ist sinnvoll, wenn mit "-a" alle Topics, die Cartographer Topics eingeschlossen, gespeichert wurden. Dann kann z.B. mit
"rosbag play -i *.bag --pause-topics /constraint_list /landmark_pose_list /rosout /scan_matched_points2 /submap_list /tf /trajectory_node_list"
die Rosbag Daten erneut durch den Cartographer verarbeitet werden. (z.B. beim Arbeiten mit mehreren Rosbag Files oder dem Tunen der Cartographer Parameter wichtig)
Einfacher ist es nur die relevanten Topics zu speichern. Das spart außerdem Speicherplatz.

"cartographer_rosbag_validate -bag_filename 2020-08-29-02-18-05.bag" <- interessanter Befehl

Es können auch nur Teile eines Topics wiedergegeben werden. Dazu können die ersten x Sekunden übersprüngen oder die letzten x Sekunden weggelassen werden.

Arbeitet man mit mehreren Rosbag Files, probiert der Cartographer die Kartenausschnitte mit dem Loop Closure Algorithmus zu matchen. Gelingt das nicht, wird der gesamte Scan verworfen.

Es gibt viele Parameter für den Cartographer. Einzutragen in der *.lua Datei.

IMU

https://github.com/alex-makarov/adafruit_imu - Beim kalibrieren auf Topic achten - muss geremaped werden.

Cartographer imu

Cartographer kann mit oder ohne IMU laufen. Ohne IMU in robaka.lua dafür use_imu_data=false und use_online_correlative_scan_matching=true. Ca. 50% CPU Last in MAXN Modus. Mit IMU in robaka.lua dafür use_imu_data=true und use_online_correlative_scan_matching=false. Wichtig ist das remapping von /imu/data_raw nach /imu. Alles in ein Launchfile ist am einfachsten. !Anmerkung! Seperate Launchfiles, sowie die Startreihenfolge als auch die Zeilenreihenfolge in den Launchfiles sind relevant !Anmerkung!

Virtuelle Maschine mit ROS

Die Virtuelle Maschine kann für die entfernte Auswertung verwendet werden. Das schont die CPU Last auf dem Roboter. Es kann auf dem Roboter gänzlich auf eine grafische Oberfläche verzichtet. Lediglich die ROS Nodes werden über den Master veröffentlicht/abonniert. Als Basis werden Images von https://www.osboxes.org/ubuntu/ verwendet (derzeit 18.04.3 Bionic Beaver für VMware). Für die Verwendung des Images muss der VMware Workstation Player installiert werden. Das Programm ist für den privaten und nichtkommerziellen Gebrauch kostenlos. (derzeit Ubuntu 18.04.3 Bionic Beaver Für die Verwendung des Images muss VirtualBox installiert werden. Das Programm ist kostenlos und opensource. Außerdem muss das VirtualBox Extension Pack installiert werden. Ebenfalls auf der Downloadseite zu finden. Weitere Infos hier. Aktuell haben sowohl VirtualBox, als auch der VMWare Player massive Probleme mit den 5.8er Kerneln - für Verwendung unter Linux daher LTS-Kernel ratsam.
Benutzer: osboxes
Passwort: osboxes.org

robaka

"rosdep install robaka" installiert alle Abhängigkeiten für robaka-ros. Sehr praktisch! evtl. muss ros-melodic-rosserial-ros (Name korrekt?) (https://wiki.ros.org/rosserial) nachinstalliert werden. Es fehlt teilweise an dem code für rosserial_arduino, welche in genanntem Paket enthalten ist. Die bipropellant Firmware muss in einer bestimmten Version verwendet werden, da die geforkten Projekte vom Makarov die Änderung von Upstream nicht enthalten. https://github.com/bipropellant/bipropellant-hoverboard-firmware/tree/da286fe3ea6eb97cf9538dc251740d10c3b683e7 Außerdem muss das submodule hbprotocol (https://github.com/bipropellant/bipropellant-protocol/commit/d5392666c1c746834acef3731476d95565256876) auf das commit d5392666c1c746834acef3731476d95565256876 reverted werden.

PS4 DualShock Controller

https://github.com/naoki-mizuno/ds4_driver - siehe "Installation and Usage" für https://github.com/naoki-mizuno/ds4drv (spezieller Fork!) Außerdem müssen noch die Pakete ros-melodic-rosserial-arduino und ros-melodic-joy-teleop installiert werden. ros-melodic-safe-teleop-base - "This package provides automatic collision avoidance and is intended to be used for safer teleoperation of a robot base." - klingt interessant - weitere Stichwort "collision"

<?xml version="1.0"?> <launch> <arg name="addr" default="" /> <!-- <node pkg="ds4_driver" type="demo.py" name="demo" /> //--> <include file="$(find ds4_driver)/launch/ds4_driver.launch" > <arg name="addr" value="$(arg addr)" /> <arg name="use_standard_msgs" value="true" /> </include> </launch>

joy2key für die Übersetzung der Joypad Eingaben in einzelne Tastatur-Tasten. In Kombination mit minicom eine einfache Lösung für die Steuerung im Testbetrieb. (ASCII Input)

Zusammenhang Nodes ds4_driver ds4_twist

hoverboard-driver (include biproppelant-api (include hbprotocol)) -> Seriell auf Motorboard

controller_spawner

Randbedingungen des Controllers - MAX Geschwindigkeiten usw. nano ../../hoverboard-driver/config/controllers.yaml

Bei der Arbeit mit einer Ubuntu VM ist aufgefallen das die verwendeten Datentypen in den structs die mit dem Motor Controller Board ausgetauscht werden, unbedingt feste Größen haben müssen. Thema: 64Bit fixes https://github.com/bipropellant/bipropellant-protocol/blob/9459e90a7831ed41d2671b5b5363590741ff5dde/protocol.h

typedef struct tag_PROTOCOL_SPEED_DATA {

   // these get set
   int32_t wanted_speed_mm_per_sec[2];

   // configurations/constants
   int32_t speed_max_power; // max speed in this mode
   int32_t speed_min_power; // minimum speed (to get wheels moving)
   int32_t speed_minimum_speed; // below this, we don't ask it to do anything

   // just so it can be read back
   int32_t speed_diff_mm_per_sec[2];
   int32_t speed_power_demand[2];

} PROTOCOL_SPEED_DATA;

Tools

rosrun rqt_* Diverse Pakete mit dem Präfix "rqt_" beinhalten verschiedene nützliche Tools für die Laufzeitanalyse und mehr. Sollten wir uns mal öfter anschauen.

Motor Controller Board + minicom

Für den Betrieb des ASCII Modus muss die serielle Schnittstelle den Hardware Handshake auf aus und den Software Handshake auf an gesetzt haben. Baudrate beträgt 115200. /dev/ttyS0

WLAN Konfiguration

Edimaxx USB WLAN Adapter

UDEV Rule angelegt damit der Adapter immer wlan1 benannt wird.

/etc/udev/rules.d/10-network-devices.rules SUBSYSTEM=="net", ACTION=="add", ATTR{vendor}=="Edimax*", NAME="wlan1" Auf dem Adapter wird ein Hotspot mit der SSID "r0d0" zur Verfügung gestellt. Nützlich für die Bereiche ohne WLAN Infrastruktur für den Fernzugriff.

Jetson Nano interner WLAN Adapter

Der Adapter verbindet sich mit der vorhandenen Wifi Infrastruktur in der Zeche.

GUI abschalten

sudo systemctl set-default multi-user.target
Zum Aktivieren ohne Neustart einfach "sudo systemctl isolate multi-user.target" aufrufen.

Fernzugriff auf das ROS

Um direkt mit den Tools auf den ROS Master zugreifen zu können, muss man die Umgebungsvariablen $ROS_MASTER_URI und ggfs. $ROS_IP und $ROS_HOSTNAME exportieren. Für die Namensauflösung kann der Hostname des Masters direkt in die /etc/hosts Datei eingetragen werden. Hostname kann z.B. nach dem Setzen der Master URI mit einem rosnode list und info oder direkt auf dem Server ausgegeben werden.

rosrun rqt_reconfigure rqt_reconfigure ist nützlich für das Ändern von Werten zur Laufzeit. z.B. Geschwindigkeit

NOTIZEN

Master im Netzwerk entdecken https://wiki.ros.org/master_discovery_fkie

Nodes beim Booten starten - Infos https://github.com/LucidOne/robot_systemd https://github.com/TurtleBot-Mfg/ros-system-daemon-groovy https://github.com/clearpathrobotics/robot_upstart/blob/noetic-devel/doc/instal>

Grafische Tools.. https://wiki.ros.org/Tools

$ROS_MASTER_URI kann auf den Clients verwendet werden um aus der Ferne auf den ROS Master zuzugreifen. Per Default zeigt der auf localhost:113311

xacro Datei anpassen. Hinweis berücksichtigen: wheel / wheel_joint (siehe https://github.com/alex-makarov/robaka-ros/commit/b1a2522a38ae25c301b36ae0841c73e871d0b77e#diff-3694f370234fcfc4e287995f6e0ce9f9)

reboot geht nicht - aber shutdown -r now schon

../devel/lib/robaka/odom_listener muss in das src/robaka-ros kopiert werden.. wird ansonsten nicht gefunden

online_slam.launch hat einen Fehler - es muss wie folgt lauten. Das Attribut pkg darf kein $(find robaka) verwenden. <node name="odom_listener" pkg="robaka" type="odom_listener" />

- SSH Zugang / Portforward - Portrange?

- in "screen" beim Booten ROS starten

- USB Geräte fixe Gerätenamen 2x RPLidar /dev/ttyUSBX, ggfs konkurieren FTDI USB Adapter; USB Wifi Dongle und intern WLAN Adapter festzuweisen

- Start HotSpot

- Bluetooth DS4 Controller pairen und automatisch connecten

- ...