Sakarā ar precizitāti, kas nepieciešama dažādās jomās, piemēram, lauksaimniecībā, arheoloģijā un transportā, lāzerus bieži izmanto tādiem mērķiem kā šķēršļu novēršana, karšu veidošana vai pat autonoma darbība navigācija.

Apskatīsim LiDAR, kā tie darbojas un kā varat tos izmantot, lai izveidotu savas telpas 2D karti.

Lietas, kas jums būs nepieciešamas, lai skenētu savu istabu

Tālāk ir norādīti priekšnoteikumi, lai izveidotu telpas 2D karti:

  • Klēpjdators vai dators, kurā darbojas Ubuntu serveris
  • ROS uzstādīšana
  • LiDAR

Kas ir LiDAR?

LiDAR jeb gaismas noteikšana un diapazona noteikšana, to var atrast arī ar citu nosaukumu LADAR (lāzera noteikšana un Ranging) aktīva attālās uzrādes tehnoloģija, kas mēra attālumu, izmantojot gaismu impulsa veidā lāzers. Tehnoloģija darbojas, apgaismojot optisko impulsu uz mērķi un mērot atstarotā atgriešanās signāla raksturlielumus.

Sistēma mēra laiku, kas nepieciešams, lai stars atgrieztos. Kopumā tas ir attāluma mērītājs. Optiskā impulsa platums var svārstīties no dažām nanosekundēm līdz vairākām mikrosekundēm, un tas var mērķēt uz dažādiem materiāliem.

Sistēmas savienojums un lāzerdatu iegūšana

Šajā gadījumā tiks izmantots RPLIDAR A1, zemu izmaksu LiDAR sensors, kas piemērots iekštelpu robotu lietojumiem. Tam ir 360 grādu skenēšanas lauks, 5,5 Hz/10 Hz rotācijas frekvence un 8 metri attālums. LiDAR ir diapazona skenera sistēma, motora sistēma, kā arī sakaru interfeiss (seriālais ports/USB).

Sistēma mēra attāluma datus vairāk nekā 2000 reižu sekundē un ar augstas izšķirtspējas attāluma izvadi. Līdz ar to datu apstrādei un vizualizācijai ir jāizmanto vairāki rīki. Piemēram, varat izmantot SlamTech RoboStudio rīku vai ROS nodrošināto pakotni.

Kāpēc ROS?

ROS (Robot Operating System) ir programmatūra, ko izmanto globāla atvērtā pirmkoda robotikas hobiju kopiena, kuras mērķis ir uzlabot un padarīt pieejamus robotus ikvienam. Sākotnēji to izstrādāja Ēriks Bergers un Kīnans Vairobeks Stenfordas universitātē. ROS arī ļauj vizualizēt sensoru datus, izveidot saskarnes un izmantot tādus rīkus kā Rviz un Gazebo simulācijas dzinēju.

Izmantojot ROS, jūs varēsiet viegli sadalīt savu kodu paketēs, kas satur mazas programmas, ko sauc par mezgliem. Šie mezgli ir savienoti, izmantojot tēmas, par kurām tie sūta un saņem ziņojumus.

Šajā projektā jūs izmantosit rplidar_ros — ROS pakotni, kas ir īpaši izstrādāta LiDAR datu vākšanai. Pakotne hector_slam vēlāk tiks izmantota kartes izveidei.

1. darbība: ROS instalēšana

Pēc instalējot Ubuntu serveri, atveriet savu termināli un palaidiet šo komandu, lai nodrošinātu, ka jūsu Debian pakotnes indekss ir atjaunināts. Atšķirība starp atjaunināšanu un jaunināšanu jau ir aptverts.

sudo apt Atjaunināt

Nākamais solis ir instalēt ROS.

sudo apt uzstādīt ros-noetic-desktop-pilns

Varat pārbaudīt ROS, palaižot roscore, kas kalpos kā pierādījums pareizai uzstādīšanai.

roscore

2. darbība. Pirmā skenēšana

Vispirms palaidiet šo komandu, lai instalētu rplidar_ros iepakojums:

sudo apt-gūt instalēt ros-noetic-rplidar-ros

The rplidar_ros pakotnē ir iekļauti skripti un palaišanas faili, kas nepieciešami, lai iegūtu un vizualizētu LiDAR skenēšanas datus.

Kad programmatūra ir pabeigta, savienojiet LiDAR ar datoru, izmantojot USB portu. LiDAR sāks griezties, taču tas neizstaros lāzeru, ja vien nepalaižat šādu komandu, kas izsauc ROS palaišanas failu.

roslaunchrplidar_rosrplidar.palaist

Palaižot šo komandu, jūs varat redzēt atspoguļotos attālumus, kas ir publicēti tēmā ar nosaukumu /scan.

rostopisks atbalss /scan

Jūsu terminālī vajadzētu redzēt neapstrādāto lāzerskenēšanas datu attēlojumu:

Lai vizualizētu šos datus, atveriet citu termināli, neaizverot otru darbojošos termināli, kas izgūst datus no lāzerskenera, un palaidiet Rviz, vizualizācijas rīks.

rosrun rviz rviz

Nomaini Fiksēts rāmis uz Lāzers, pēc tam noklikšķiniet uz pievienot pogu loga apakšējā kreisajā stūrī un atlasiet LaserScan. Visbeidzot iestatiet LaserScan tēmu uz /scan, un jūs varēsiet redzēt savu reāllaika LiDAR skenēšanu.

Ja rodas problēmas ar pirmo skenēšanu, tas var būt tāpēc, ka jūsu ierīce nav pilnvarota pārraidīt datus, izmantojot seriālos savienojumus. Lai to novērstu, palaidiet šo komandu un pēc tam turpiniet ar iepriekšējām darbībām.

sudo chmod 777 /dev/ttyUSB0

3. darbība: palaidiet Mapping

Kad esat pārbaudījis savu LiDAR un pārliecinājies, ka tas darbojas pareizi, nākamais solis ir jāsāk interesējošā reģiona skenēšana. Šim nolūkam jums būs nepieciešama papildu pakotne ar nosaukumu Hector Slam (kur "Slam" nozīmē "vienlaicīga lokalizācija un kartēšana").

Tāpat kā iepriekš, izpildiet šo komandu, lai instalētu šo pakotni:

sudo apt-gūt instalēt ros-noetic-hector-slam

Pirms skenēšanas, mainiet dažus parametrus, kā parādīts tālāk. Meklējiet tutorial.launch pakotnē hector_slam, izmantojot roscd komandu.

roscd hector_slam_launch

Komanda nano ļaus jums atvērt failu un rediģēt to.

nanopamācība.palaist

Jūs varētu saskarties Linux faila atļauja kļūda, ko var atrisināt ar šo komandu:

sudochmod 777 pamācība.palaist

Šeit ir izpildes paraugs:

Nākamais solis ir mainīt līnijas, kā parādīts zemāk:

Pēdējais solis ir izpildīt šo rindu.

roslaunchhector_slampamācība.palaist

Lai iegūtu labākos rezultātus, sāciet lēnām pārvietot LiDAR pa istabu, jo karšu izveide ir visefektīvākā, pārvietojoties lēni. Varat ieslēgt savu trajektoriju un eksperimentēt ar lāzerskenēšanas iestatījumiem.

Varat izmantot iekštelpu SLAM, lai skenētu visu māju, izmantojot klēpjdatoru un LiDAR, kā parādīts tālāk esošajā videoklipā. Rezultātus var uzlabot, integrējot papildu sensorus un pēc tam apvienojot datus no abiem avotiem.

4. darbība: kartes saglabāšana un rediģēšana

Kad esat pabeidzis skenēšanu, lai saglabātu karti, palaidiet šo komandu:

rostopic pub syscommand std_msgs/String "savegeotiff"

Šajā scenārijā imagemagick var izmantot, lai pārveidotu karti par PNG attēla failu, palaidiet abas šīs komandas, lai pabeigtu instalēšanu un konvertēšanu.

sudo apt-gūt instalēt imagemagick
konvertētskenēta karte.pgmMyPngMap.png

Izmantojiet LiDAR vairāk

Izmantojot LiDAR un datoru, jūs varējāt veikt 2D skenēšanu. Varat uzlabot skenēšanu, pievienojot dziļuma kameru, piemēram, Kinect, un integrējot abus savākto datu veidus.

Tāda pati tehnoloģija var būt atrodama dažos augstākās klases iPhone un iPad modeļos, kur LiDAR ir integrēts kamerā modulis ierīces aizmugurē, kas ļauj izstrādāt 3D kartes, attāluma mērīšanu un paplašināto realitāti lietojumprogrammas.