Zbog preciznosti koja je potrebna u raznim područjima, kao što su poljoprivreda, arheologija i transport, laseri se često koriste u svrhe kao što su izbjegavanje prepreka, izrada karata ili čak autonomni navigacija.

Pogledajmo LiDAR-e, kako rade i kako ih možete koristiti za izradu 2D karte svog prostora.

Stvari koje ćete trebati da skenirate svoju sobu

Slijede preduvjeti za izradu 2D mape vaše sobe:

  • Prijenosno ili osobno računalo s Ubuntu Serverom
  • ROS instalacija
  • LiDAR

Što je LiDAR?

LiDAR ili Light Detection and Ranging, Može se pronaći i pod drugim imenom, LADAR (Laser Detection and Ranging Ranging) aktivna tehnologija daljinskog očitavanja koja mjeri udaljenost pomoću svjetla u obliku pulsa laser. Tehnologija funkcionira tako da optički puls usmjerava na cilj i mjeri karakteristike reflektiranog povratnog signala.

Sustav mjeri vrijeme koje je zraku potrebno da se vrati. Općenito, to je mjerač udaljenosti. Širina optičkog impulsa može se kretati od nekoliko nanosekundi do nekoliko mikrosekundi, a može ciljati različite materijale.

instagram viewer

Povezivanje sustava i lasersko prikupljanje podataka

U ovom slučaju koristit će se RPLIDAR A1, jeftini LiDAR senzor pogodan za unutarnje robotske primjene. Ima polje skeniranja od 360 stupnjeva, rotirajuću frekvenciju od 5,5 Hz/10 Hz i udaljenost mjernika od 8 metara. LiDAR ima sustav skenera dometa, motorni sustav kao i komunikacijsko sučelje (serijski priključak/USB).

Sustav mjeri podatke o udaljenosti više od 2000 puta u sekundi is izlazom udaljenosti visoke rezolucije. Posljedično, zahtijeva korištenje nekoliko alata za obradu i vizualizaciju podataka. Na primjer, možete koristiti alat SlamTech RoboStudio ili ROS paket.

Zašto ROS?

ROS (Robot Operating System) softver je koji koristi globalna open-source zajednica ljubitelja robotike posvećena poboljšanju i činjenju robota dostupnima svima. U početku su ga razvili Eric Berger i Keenan Wyrobek sa Sveučilišta Stanford. ROS vam također omogućuje vizualizaciju senzorskih podataka, stvaranje sučelja i korištenje alata kao što su Rviz i simulacijski mehanizam Gazebo.

Uz ROS, moći ćete jednostavno odvojiti svoj kod u pakete koji sadrže male programe, zvane čvorovi. Ti su čvorovi povezani preko tema preko kojih šalju i primaju poruke.

U ovom projektu koristit ćete rplidar_ros, ROS paket koji je posebno dizajniran za prikupljanje LiDAR podataka. Paket hector_slam kasnije će se koristiti za izradu karte.

Korak 1: Instalacija ROS-a

Nakon instaliranje Ubuntu poslužitelja, otvorite svoj terminal i pokrenite sljedeću naredbu kako biste osigurali da je indeks vašeg Debian paketa ažuran. Razlika između ažuriranja i nadogradnje već je pokriveno.

sudo apt Ažuriraj

Sljedeći korak je instaliranje ROS-a.

sudo apt instalirati ros-noetic-desktop-puna

Možete testirati ROS pokretanjem roscore, koji će služiti kao dokaz pravilne instalacije.

roscore

2. korak: dobivanje vašeg prvog skeniranja

Prvo pokrenite sljedeću naredbu za instalaciju rplidar_ros paket:

sudo apt-dobiti instalirajte ros-noetic-rplidar-ros

The rplidar_ros paket uključuje skripte i datoteke za pokretanje potrebne za dobivanje i vizualizaciju LiDAR podataka skeniranja.

Nakon što dovršite svoj softver, povežite svoj LiDAR s računalom putem USB priključka. LiDAR će se početi okretati, ali neće emitirati nikakav laser osim ako ne pokrenete sljedeću naredbu koja poziva datoteku za pokretanje ROS-a.

roslaunchrplidar_rosrplidar.lansirati

Pokretanjem ove naredbe možete vidjeti reflektirane udaljenosti koje su objavljene u temi pod nazivom /scan.

rostopik jeka /scan

Trebali biste vidjeti prikaz neobrađenih podataka laserskog skeniranja na svom terminalu:

Da biste vizualizirali te podatke, otvorite drugi terminal, pazeći da ne zatvorite drugi pokrenuti terminal koji dohvaća podatke s laserskog skenera, i pokrenite Rviz, alat za vizualizaciju.

rosrun rviz rviz

Promijeni Fiksni okvir do Laser, zatim kliknite na dodati u donjem lijevom kutu prozora i odaberite lasersko skeniranje. Na kraju postavite temu LaserScan na /scan, i moći ćete vidjeti svoje LiDAR skeniranje u stvarnom vremenu.

Ako imate problema s prvim skeniranjem, to bi moglo biti zato što vaš uređaj nije ovlašten za prijenos podataka serijskim putem. Da biste to popravili, pokrenite sljedeću naredbu, a zatim nastavite s prethodnim koracima.

sudo chmod 777 /dev/ttyUSB0

Korak 3: Pokrenite mapiranje

Nakon što ste testirali svoj LiDAR i potvrdili da ispravno radi, sljedeći korak je započeti skeniranje vaše regije od interesa. Za ovo će vam trebati dodatni paket pod nazivom Hector Slam (gdje "Slam" označava "Istovremenu lokalizaciju i mapiranje").

Kao i prije, izvršite sljedeću naredbu kako biste instalirali taj paket:

sudo apt-dobiti instalirajte ros-noetic-hector-slam

Prije pokretanja skeniranja promijenite nekoliko parametara kao što je prikazano u nastavku. Potražite tutorial.launch u paketu hector_slam pomoću roscd naredba.

roscd hector_slam_launch

Zapovijed nano omogućit će vam da otvorite datoteku i uredite je.

nanotutorial.lansirati

Mogli biste naići dopuštenje za Linux datoteku greška koja se može riješiti ovom naredbom:

sudochmod 777 tutorial.lansirati

Evo primjera izvršenja:

Sljedeći korak je promjena linija kao što je prikazano u nastavku:

Posljednji korak je izvođenje ove linije.

roslaunchhector_slamtutorial.lansirati

Počnite polagano pomicati LiDAR po svojoj sobi za najbolje rezultate jer je stvaranje karata najučinkovitije kada se krećete sporo. Možete uključiti svoju putanju i eksperimentirati s postavkama laserskog skeniranja.

Možete upotrijebiti SLAM u zatvorenom prostoru za skeniranje cijele kuće pomoću prijenosnog računala i LiDAR-a kao što je prikazano u videu u nastavku. Ishodi se mogu poboljšati integracijom dodatnih senzora, a zatim kombiniranjem podataka iz oba izvora.

Korak 4: Spremanje i uređivanje karte

Pokrenite sljedeću naredbu kada završite sa skeniranjem da biste spremili kartu:

rostopic pub sistemska naredba std_msgs/String "spasiti geotiff"

U ovom scenariju, imagemagick može se koristiti za pretvaranje karte u PNG slikovnu datoteku, pokrenite obje ove naredbe da dovršite instalaciju i konverziju.

sudo apt-dobiti instalirajte imagemagick
PretvoritiscannedMap.pgmMyPngMap.png

Više iskoristite LiDAR

Koristeći LiDAR i računalo, mogli ste izvesti 2D skeniranje. Skeniranje možete poboljšati dodavanjem dubinske kamere, kao što je Kinect, i integracijom dviju vrsta prikupljenih podataka.

Ista se tehnologija može naći u nekim vrhunskim iPhone i iPad modelima, gdje je LiDAR integriran u kameru modul na stražnjoj strani uređaja, koji omogućuje razvoj 3D karata, mjerenje udaljenosti i proširenu stvarnost aplikacije.