Tänu täpsusele, mida nõutakse erinevates valdkondades, nagu põllumajandus, arheoloogia ja transport, lasereid kasutatakse sageli sellistel eesmärkidel nagu takistuste vältimine, kaardi koostamine või isegi autonoomne navigeerimine.

Vaatame LiDAR-e, kuidas need töötavad ja kuidas saate neid kasutada oma ruumi 2D-kaardi loomiseks.

Asjad, mida vajate oma toa skannimiseks

Toa 2D-kaardi loomiseks on järgmised eeltingimused:

  • Süle- või arvuti, kus töötab Ubuntu server
  • ROS paigaldus
  • LiDAR

Mis on LiDAR?

LiDAR ehk valguse tuvastamine ja ulatus, seda võib leida ka teise nimega LADAR (Laser Detection and Ranging Ranging) aktiivne kaugseiretehnoloogia, mis mõõdab kaugust, kasutades valgust impulsi kujul laser. Tehnoloogia töötab optilise impulsi kiirgamisel sihtmärgile ja peegeldunud tagasisignaali omaduste mõõtmise teel.

Süsteem mõõdab aega, mis tala tagasipöördumiseks kulub. Üldiselt on see kaugusmõõtja. Optilise impulsi laius võib ulatuda mõnest nanosekundist mitme mikrosekundini ja see võib olla suunatud mitmesugustele materjalidele.

instagram viewer

Süsteemiühendus ja laserandmete hankimine

Sel juhul kasutatakse siserobootikarakendusteks sobivat odavat LiDAR-andurit RPLIDAR A1. Sellel on 360-kraadine skannimisväli, 5,5 Hz/10 Hz pöörlemissagedus ja 8 meetrise range kaugus. LiDAR-il on vahemiku skannerisüsteem, mootorisüsteem ja sideliides (jadaport/USB).

Süsteem mõõdab kaugusandmeid rohkem kui 2000 korda sekundis ja suure eraldusvõimega vahemaa väljundiga. Järelikult nõuab see andmete töötlemiseks ja visualiseerimiseks mitme tööriista kasutamist. Näiteks võite kasutada SlamTech RoboStudio tööriista või ROS-i pakutavat paketti.

Miks ROS?

ROS (Roboti operatsioonisüsteem) on tarkvara, mida kasutab ülemaailmne avatud lähtekoodiga robootikahuviliste kogukond, mis on pühendunud robotite täiustamisele ja kõigile kättesaadavaks tegemisele. Algselt töötasid selle välja Eric Berger ja Keenan Wyrobek Stanfordi ülikoolis. ROS võimaldab ka visualiseerida andurite andmeid, luua liideseid ja kasutada selliseid tööriistu nagu Rviz ja Gazebo simulatsioonimootor.

ROS-i abil saate oma koodi hõlpsalt eraldada pakettideks, mis sisaldavad väikeseid programme, mida nimetatakse sõlmedeks. Need sõlmed on ühendatud teemade kaudu, mille kaudu nad sõnumeid saadavad ja vastu võtavad.

Selles projektis kasutate ROS-paketti rplidar_ros, mis on spetsiaalselt loodud LiDAR-i andmete kogumiseks. Paketti hector_slam kasutatakse hiljem kaardi koostamisel.

1. samm: ROS-i installimine

Pärast Ubuntu serveri installimine, avage oma terminal ja käivitage järgmine käsk, et tagada teie Debiani paketiindeks ajakohasus. Erinevus värskendamise ja täiendamise vahel on juba kaetud.

sudo apt värskendada

Järgmine samm on ROS-i installimine.

sudo apt installida ros-noetic-desktop-täis

ROS-i saate testida, käivitades rakenduse roscore, mis on tõendiks õigest paigaldamisest.

roscore

2. samm: tehke esimene skannimine

Esmalt käivitage installimiseks järgmine käsk rplidar_ros pakett:

sudo apt-saada paigalda ros-noetic-rplidar-ros

The rplidar_ros pakett sisaldab LiDAR-i skannimisandmete hankimiseks ja visualiseerimiseks vajalikke skripte ja käivitusfaile.

Kui olete tarkvara lõpetanud, ühendage LiDAR USB-pordi kaudu arvutiga. LiDAR hakkab pöörlema, kuid see ei kiirga laserit, kui te ei käivita järgmist käsku, mis kutsub esile ROS-i käivitusfaili.

roslaunchrplidar_rosrplidar.käivitada

Selle käsu käivitamisel näete peegeldunud vahemaid, mis on avaldatud teemas nimega /scan.

rostopic kaja /scan

Peaksite oma terminalis nägema töötlemata laserskaneerimise andmete esitust:

Nende andmete visualiseerimiseks avage teine ​​terminal, veendudes, et te ei sulgeks teist töötavat terminali, mis laserskannerist andmeid hangib, ja käivitage Rviz, visualiseerimistööriist.

rosrun rviz rviz

Muuda Fikseeritud raam juurde Laser, seejärel klõpsake nuppu lisama nuppu akna alumises vasakus nurgas ja valige LaserScan. Lõpuks määrake LaserScani teemaks /scanja näete oma reaalajas LiDAR-i skannimist.

Kui teil on probleeme esimese skannimisega, võib põhjuseks olla see, et teie seadmel pole volitust andmeedastuseks jada kaudu. Selle parandamiseks käivitage järgmine käsk ja jätkake eelmiste sammudega.

sudo chmod 777 /dev/ttyUSB0

3. samm: käivitage kaardistamine

Kui olete oma LiDAR-i testinud ja kinnitanud, et see töötab korralikult, on järgmine samm alustada oma huvipakkuva piirkonna skannimist. Selleks vajate lisapaketti nimega Hector Slam (kus "Slam" tähendab "Simultaneous localization and mapping").

Nagu varemgi, käivitage selle paketi installimiseks järgmine käsk:

sudo apt-saada paigalda ros-noetic-hector-slam

Enne kontrolli käivitamist muutke mõnda parameetrit, nagu allpool näidatud. Otsige faili tutorial.launch paketist hector_slam, kasutades roscd käsk.

roscd hector_slam_launch

Käsk nano võimaldab teil faili avada ja redigeerida.

nanoõpetus.käivitada

Võite kokku puutuda Linuxi faili luba viga, mille saab lahendada selle käsuga:

sudochmod 777 õpetus.käivitada

Siin on näide täitmisest:

Järgmine samm on ridade muutmine, nagu allpool näidatud:

Viimane samm on selle rea täitmine.

roslaunchhector_slamõpetus.käivitada

Parimate tulemuste saamiseks alustage LiDAR-i aeglaselt oma ruumis liigutamist, sest kaartide loomine on kõige tõhusam aeglaselt liikudes. Saate oma trajektoori sisse lülitada ja katsetada laserskaneerimise seadetega.

Saate kasutada siseruumide SLAM-i, et skannida kogu maja, kasutades sülearvutit ja LiDAR-i, nagu on näidatud allolevas videos. Tulemusi saab parandada täiendavate andurite integreerimisega ja seejärel mõlema allika andmete kombineerimisega.

4. samm: kaardi salvestamine ja muutmine

Kui olete skannimise lõpetanud, käivitage kaardi salvestamiseks järgmine käsk:

rostopic pub syscommand std_msgs/String "salvestageotiff"

Selle stsenaariumi korral pildimaagia saab kasutada kaardi teisendamiseks PNG-pildifailiks, käivitage installimise ja teisendamise lõpuleviimiseks mõlemad käsud.

sudo apt-saada installige imagemagick
teisendadaskannitud kaart.pgmMyPngMap.png

Kasutage LiDAR-i rohkem

LiDAR-i ja arvuti abil saite teha 2D-skannimise. Saate skannimist täiustada, lisades sügavuskaamera, näiteks Kinecti, ja integreerides kahte tüüpi kogutud andmeid.

Sama tehnoloogiat võib leida ka mõnes tipptasemel iPhone'i ja iPadi mudelis, kus LiDAR on kaamerasse integreeritud moodul seadme tagaküljel, mis võimaldab arendada 3D-kaarte, kauguse mõõtmist ja liitreaalsust rakendusi.