描述

介紹

由于當(dāng)前的大流行情況，很難在工作場所四處走動，或者購買一些雜貨，甚至是與家人和朋友的小型聚會。這個問題的唯一原因是還沒有找到疫苗。但仍然繼續(xù)我們的日常任務(wù)，沒有任何威脅評估。因此，我們需要設(shè)計一個解決方案來解決這個問題，在使用辦公室和家庭空間之前提前對它們進(jìn)行消毒，以減少感染非常危險的冠狀病毒的威脅。

解決方案

我們提出的這個問題的解決方案是安裝有我們定制設(shè)計的 UV-C 光機(jī)制的自主流動站。它將配備 UV-C 燈，并具有遠(yuǎn)程控制的能力。主要功能是自動對已知空間進(jìn)行消毒，這是使用安裝在漫游車上的 LidaR 傳感器完成的。

此外，這款 UV-C Rover 能夠進(jìn)入小型辦公室的角落，利用其擴(kuò)散到每個角落、墻壁和桌子下方的紫外線對這個地方進(jìn)行消毒。最優(yōu)先考慮的是保護(hù)人們免受這些病毒的侵害。靈活的機(jī)制幫助我們實現(xiàn)了這一壯舉。

現(xiàn)在，讓我們從項目開始。我們將分兩部分介紹整個項目：

1.機(jī)械設(shè)計理解

2. 項目的電子部分

所以，讓我們從漫游者的機(jī)械部分開始。我們將詳細(xì)討論 Rover 的設(shè)計、我們的 UV-C 光控制機(jī)構(gòu)的設(shè)計以及其他部分。

機(jī)械設(shè)計理解

設(shè)計理解包括兩個主要部分：

• Rover-Rocker 轉(zhuǎn)向架機(jī)構(gòu)
• 絲杠機(jī)構(gòu)

我們將首先從搖桿轉(zhuǎn)向架機(jī)制開始。

Rover 有六個輪子，每個輪子都有自己的電機(jī)。兩個前輪和兩個后輪也有單獨(dú)的轉(zhuǎn)向電機(jī)。這種轉(zhuǎn)向能力允許車輛在原地轉(zhuǎn)動，完整的 360 度。四輪轉(zhuǎn)向還允許漫游車轉(zhuǎn)彎和彎曲，進(jìn)行拱形轉(zhuǎn)彎。搖桿，在流動站的左右各一個，將前輪連接到差速器和后部的轉(zhuǎn)向架。轉(zhuǎn)向架將中輪和后輪連接到搖桿。搖桿轉(zhuǎn)向架機(jī)構(gòu)也提供了最大的穩(wěn)定性。T6 級鋁材因其非常好的強(qiáng)度重量比和良好的機(jī)械加工特性而被選作漫游車結(jié)構(gòu)件的材料。機(jī)器人的方向是通過控制器和配電板提供給電機(jī)的軟件命令來控制的。

流動站尺寸（長 x 寬 x 高）：0.725 x 0.460 x 0.440 m

轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)：

所有六個輪子均由 Johnson DC Motors 提供動力，用于前進(jìn)和后退運(yùn)動。此外，兩個前輪和兩個后輪還有一個自由度，配備 NEMA 23 步進(jìn)電機(jī)，用于轉(zhuǎn)向和現(xiàn)場旋轉(zhuǎn)。結(jié)果，前后輪將圍繞垂直軸旋轉(zhuǎn)。其布置如圖(2、3)所示。

為什么是絲杠？

基于液壓和氣動的機(jī)構(gòu)也是一種選擇，但流動站是具有移動性的小型設(shè)備，因此使用液壓和氣動將成為其工作的障礙；不僅如此，液壓和氣動回路的尺寸更大且難以維護(hù)，這與該項目的有效目標(biāo)相矛盾。此外，它們非常昂貴，也阻礙了項目的成本效益。

主要的選擇標(biāo)準(zhǔn)是緊湊的尺寸、簡單的設(shè)計和低成本，所有這些都是通過絲杠機(jī)構(gòu)完成的。除此之外，絲杠具有自鎖機(jī)構(gòu)，如果直流減速電機(jī)出現(xiàn)故障，該機(jī)構(gòu)將提供幫助，并提供更大的機(jī)械優(yōu)勢。絲杠機(jī)構(gòu)所需的零件數(shù)量少，承載能力大。此外，它們易于維護(hù)和制造的事實降低了流動站的總體成本，從而增加了人們購買產(chǎn)品的可及性。

絲杠機(jī)構(gòu)

絲杠機(jī)構(gòu)將滿足功能要求，即 UV 源板的速度和提升量。絲杠機(jī)構(gòu)的主要優(yōu)點是垂直高度的增益。這個絲杠可以達(dá)到 4 英尺半的高度，幾乎可以到達(dá)天花板。

絲杠機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如下：機(jī)構(gòu)應(yīng)位于的底板。絲杠使用皮帶傳動與齒輪直流電機(jī)連接，皮帶傳動反過來旋轉(zhuǎn)絲杠。

總共有 3 個支架用于固定和穩(wěn)定，其中一個用于引導(dǎo)，這是限制頂板旋轉(zhuǎn)所必需的。隨著UV板連續(xù)上下線性移動，它將逐漸去除固體表面的材料。因此，最好使用耐磨材料進(jìn)行導(dǎo)向。耐磨材料具有良好的優(yōu)點，例如在給定成本下使用壽命更長、噪音水平更低、驅(qū)動功率消耗更低以及桿上的磨損更均勻。為指南選擇的材料是磷青銅。

紫外線燈水平放置；將其水平放置的原因在于，與垂直放置在板上相比，它將覆蓋更多的區(qū)域，這反過來又增加了有效的體積暴露，并減少了對特定區(qū)域進(jìn)行消毒的時間。

?

集體機(jī)制

流動站是一種自主設(shè)備，能夠根據(jù)周圍的不同情況采取行動。這些功能是通過在漫游車上安裝多個傳感器來實現(xiàn)的。流動站中央由 Jetson Nano 控制，Jetson Nano 是一款緊湊且功能強(qiáng)大的臺式機(jī)，具有卡片大小的外形尺寸。為了檢測周圍環(huán)境，Rover 使用了一個 LiDAR 傳感器，該傳感器位于絲杠上板頂部的高處，可以 360 度檢測該區(qū)域周圍的情況。它不斷收集數(shù)據(jù)并將其發(fā)送給 Nano，Nano 會做出不同的決定，例如 Rover 需要移動的速度和方向。一旦獲取數(shù)據(jù)并且漫游車移動，然后使用安裝在漫游車各處的超聲波傳感器檢測障礙物，使其能夠立即檢測任何障礙物，無論是靜止的還是移動的，并立即采取行動，例如停止或改變方向。另一個特點是它會記住每次所走的路徑，因此只需在前幾次手動控制它就可以訓(xùn)練它在特定房間中移動，然后讓它使用自己創(chuàng)建的地圖進(jìn)行導(dǎo)航。

現(xiàn)在最重要的過程是通過紫外線進(jìn)行消毒。為什么是紫外線？原因在于紫外線波長更短，能量更高，足以殺死有害細(xì)菌和細(xì)菌。它在去污方面非常有效，因為它破壞了將病毒和細(xì)菌（包括對抗生素產(chǎn)生更強(qiáng)抗性的“超級細(xì)菌”）的 DNA 結(jié)合在一起的分子鍵。將紫外線用于衛(wèi)生設(shè)施已在臨床上被批準(zhǔn)用于家庭和辦公室用途。

由于流動站的占地面積更小，因此它可以到達(dá)更小更緊湊的空間來對該區(qū)域進(jìn)行消毒。由于使用了強(qiáng)大的傳感器，運(yùn)動和檢測變得更加精確。使用的傳感器還可以檢測其附近最常觸摸的物體，從而更容易確定對特定區(qū)域進(jìn)行消毒所需的時間和時間。有趣的部分是它還對它所追蹤的路徑進(jìn)行了消毒，這樣附著在漫游車車輪上的細(xì)菌或細(xì)菌就不會傳播。這是流動站使用標(biāo)準(zhǔn)零件制造的，這些零件在市場上很容易買到，便于更換和維護(hù)。

為了計算流動站與待消毒表面之間的距離，我們將使用高精度超聲波傳感器。

如圖所示，系統(tǒng)的整體尺寸確保了系統(tǒng)可以到達(dá)房間的每個角落，并且可以通過標(biāo)準(zhǔn)的浴室隔間門。

這完成了該項目的機(jī)械設(shè)計理解部分。現(xiàn)在，我們將繼續(xù)進(jìn)行電子設(shè)置，并使用激光雷達(dá)傳感器設(shè)置我們的 Nano，并連接一個從處理器（一個 Arduino Mega）并將所有基本傳感器也連接到它。

電子部分 - 硬件和軟件設(shè)置

首先，我們將看到用于該項目的硬件組件的詳細(xì)信息。

所需硬件

1. Jetson Nano 開發(fā)套件。NVIDIA? Jetson Nano? 開發(fā)人員套件是一款功能強(qiáng)大的小型計算機(jī)，可讓您并行運(yùn)行多個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，用于圖像分類、對象檢測、分割和語音處理等應(yīng)用。一切都在一個易于使用的平臺中，運(yùn)行功耗低至 5 瓦。

2. SlamTec RP-LIDAR A1：RPLIDAR A1 是由 Slamtec 開發(fā)的低成本 360 度 2D 激光掃描儀（LIDAR）解決方案。系統(tǒng)可在 6 米范圍內(nèi)進(jìn)行 360 度掃描。生成的 2D 點云數(shù)據(jù)可用于制圖、定位和對象/環(huán)境建模。

RPLIDAR A1 的掃描頻率在每輪采樣 360 個點時達(dá)到 5.5 Hz。最高可配置為 10 Hz。RPLIDAR A1 基本上是一個激光三角測量系統(tǒng)。它可以在各種室內(nèi)環(huán)境和沒有陽光的室外環(huán)境中出色地工作。

3. 鋰聚合物電池為 Rover 供電

鋰聚合物電池，或更準(zhǔn)確地說是鋰離子聚合物電池（縮寫為LiPo 、LIP 、Li-poly 、Limit-poly等），是一種使用聚合物電解質(zhì)代替液體電解質(zhì)的鋰離子技術(shù)的可充電電池。高電導(dǎo)率半固體（凝膠）聚合物形成這種電解質(zhì)。這些電池比其他鋰電池類型提供更高的比能量，并用于重量是關(guān)鍵特征的應(yīng)用，如移動設(shè)備和無線電遙控飛機(jī)。

我們將為我們的漫游車使用鋰聚合物電池或鋰聚合物電池。最初的建議是使用 2 節(jié)電池為整個火星車供電，每節(jié)電池的額定電壓為 13 V，電池容量超過 5000 mAh。

4. 超聲波避障傳感器

超聲波傳感器是一種電子設(shè)備，它通過發(fā)射超聲波來測量目標(biāo)物體的距離，并將反射的聲音轉(zhuǎn)換成電信號。超聲波的傳播速度比可聽聲音（即人類可以聽到的聲音）的速度更快。超聲波傳感器有兩個主要組件：發(fā)射器（使用壓電晶體發(fā)出聲音）和接收器（在聲音往返于目標(biāo)后遇到聲音）。

為了計算傳感器與物體之間的距離，傳感器測量從發(fā)射器發(fā)出聲音到與接收器接觸之間的時間。該計算公式為D = ? T x C（其中 D 是距離，T 是時間，C 是聲速 ~ 343 米/秒）。

對于我們的漫游車，我們將使用許多此類傳感器，這些傳感器將持續(xù)收集數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)，檢測漫游車周圍存在的任何障礙物并采取必要的行動，例如停止漫游車或改變漫游車的方向.

HC-SR04 Sensor Features

• 工作電壓：+5 V
• 理論測量距離：2 cm 至 450 cm
• 實際測量距離：2 厘米至 80 厘米
• 精度：3 毫米
• 覆蓋的測量角度：<15°
• 工作電流：< 15 mA
• 工作頻率：40赫茲

5. Arduino Mega 作為從機(jī)微控制器

Arduino Mega 2560是基于 AtMega2560 的微控制器板。它有 54 個數(shù)字輸入/輸出引腳（其中 15 個可用作 PWM 輸出）、16 個模擬輸入、4 個 UART（硬件串行端口）、一個 16 MHz 晶體振蕩器、一個 USB 連接、一個電源插孔、一個 ICSP 接頭、和一個重置按鈕。它包含支持微控制器所需的一切；只需使用 USB 電纜將其連接到計算機(jī)或使用 AC-DC 適配器或電池為其供電即可開始使用。

在我們的漫游車中，Mega 將作為 Jetson Nano 的從屬設(shè)備連接。它將運(yùn)行一個最小版本的 ROS，由于它有大量的 IO 引腳、IMU、超聲波傳感器、GPS 傳感器和電機(jī)驅(qū)動器，它將與所有傳感器和電機(jī)連接。它將收集傳感器數(shù)據(jù)并不斷將其發(fā)布在相關(guān)編程的 ROS 主題上，以便 Jetson Nano 可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)做出決策并指示 Mega 相應(yīng)地控制電機(jī)。

現(xiàn)在，我們將使用下表詳細(xì)了解 Arduino Mega 的技術(shù)規(guī)格。

6. IMU 方向檢測傳感器

慣性測量單元( IMU ) 是一種電子設(shè)備，它使用加速度計、陀螺儀和磁力計的組合來測量和報告身體的特定力、角速率，有時還包括身體的方向。IMU 通常用于操縱飛機(jī)（一種姿態(tài)和航向參考系統(tǒng)），包括無人駕駛飛行器 (UAV) 等，以及包括衛(wèi)星和著陸器在內(nèi)的航天器。最近的發(fā)展允許生產(chǎn)支持 IMU 的 GPS 設(shè)備。IMU 允許 GPS 接收器在 GPS 信號不可用時工作，例如在隧道中、建筑物內(nèi)或存在電子干擾時。無線 IMU 被稱為 WIMU。

我們在項目中使用 IMU 來確定我的漫游車將移動的方向。這是我們的漫游車支持的自主導(dǎo)航的必要條件。

7. GPS模塊獲取機(jī)器人當(dāng)前位置

我們使用 GPS 傳感器在我們的機(jī)器人中添加導(dǎo)航功能。我們想創(chuàng)建一個系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中，我們只需向機(jī)器人提供目的地坐標(biāo)，漫游車將完成剩下的工作，即計算從當(dāng)前位置到目的地的路徑、避障和感知它前進(jìn)的方向。

這只有在漫游車上有一個 GPS 傳感器時才有可能，這樣它就可以在任何給定的時刻感知其當(dāng)前位置與目的地之間的距離，并檢測它何時到達(dá)目的地，這是停止的指示。

8.馬達(dá)

對于不同的設(shè)計，電機(jī)也會有所不同，所以我也像電機(jī)驅(qū)動器一樣保持這個狀態(tài)。

軟件設(shè)置

現(xiàn)在來了有趣且相當(dāng)乏味的任務(wù)，即項目的軟件部分！此設(shè)置分為幾個部分，讓我們開始吧。

i) Nano 上的操作系統(tǒng)設(shè)置

首先，當(dāng)我們開箱即用 Nano 時，我們需要安裝操作系統(tǒng)。只需按照下面鏈接的教程進(jìn)行操作即可。

Jetson Nano 入門

ii) 在 Nano 上安裝 ROS

這是棘手的部分。Linux 上安裝 ROS 的教程有很多，但是大部分都已經(jīng)過時了，所以我不得不花很多時間來弄清楚這一點。

需要注意的一些重要事項：

首先，大多數(shù)教程都介紹了ROS Kinetic 的安裝，但它已經(jīng)過時，因此您不能直接使用 pip install 安裝它。因此，我們將不得不使用ROS Melodic 完整桌面版。

• 首先，大多數(shù)教程都介紹了ROS Kinetic 的安裝，但它已經(jīng)過時，因此您不能直接使用 pip install 安裝它。因此，我們將不得不使用ROS Melodic 完整桌面版。

因此，只需按照下面的本教程進(jìn)行操作，但將 kinetic 替換為 Melodic。

• 因此，只需按照下面的本教程進(jìn)行操作，但將 kinetic 替換為 Melodic。

Jetson Nano 上的 ROS 安裝

如果一切順利，您將能夠看到 catkin_ws 文件夾有 3 個子文件夾，您可以在此使用catkin_make命令成功編譯。

此外，您可以在終端中運(yùn)行命令“roscore”來啟動 ROS 服務(wù)。

iii) 設(shè)置軟件來運(yùn)行我們的汽車

現(xiàn)在，我們必須安裝運(yùn)行流動站所需的所有依賴項。因此，只需按照以下教程進(jìn)行設(shè)置：

1.安裝依賴

SSH 進(jìn)入您的車輛。使用 Ubuntu 或 Mac 的終端。膩子或窗戶。

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade
sudo apt-get install build-essential python3 python3-dev python3-pip libhdf5-serial-dev hdf5-tools nano ntp

或者，您可以從此處為 Jetson Nano 安裝 RPi.GPIO 克隆。這不是默認(rèn)設(shè)置所必需的，但在使用 LED 或其他 GPIO 驅(qū)動的設(shè)備時會很有用。

2.設(shè)置虛擬環(huán)境

pip3 install virtualenv
python3 -m virtualenv -p python3 env --system-site-packages
echo "source env/bin/activate" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

3.安裝OpenCV

要在 Jetson Nano 上安裝 Open CV，您需要從源代碼構(gòu)建它。從源代碼構(gòu)建 OpenCV 需要一些時間，所以請放心。如果你遇到困難，這里我是另一個很好的資源，可以幫助你編譯 OpenCV。

注意：在某些情況下，Python OpenCV 可能已經(jīng)安裝在您的光盤映像中。如果文件存在，您可以選擇將其復(fù)制到您的環(huán)境中，而不是從源代碼構(gòu)建。Nvidia 已經(jīng)表示他們將放棄對此的支持，因此從長遠(yuǎn)來看，我們可能會構(gòu)建它。如果這有效：

mkdir ~/mycar cp /usr/lib/python3.6/dist-packages/cv2.cpython-36m-aarch64-linux-gnu.so ~/mycar/ cd ~/mycar python -c "import cv2"

然后你有一個工作版本，可以跳過指南的這一部分。但是，遵循本指南的交換文件部分可以使性能更加可預(yù)測并解決內(nèi)存抖動問題。

注意：在某些情況下，Python OpenCV 可能已經(jīng)安裝在您的光盤映像中。如果文件存在，您可以選擇將其復(fù)制到您的環(huán)境中，而不是從源代碼構(gòu)建。Nvidia 已經(jīng)表示他們將放棄對此的支持，因此從長遠(yuǎn)來看，我們可能會構(gòu)建它。如果這有效：

mkdir ~/mycar cp /usr/lib/python3.6/dist-packages/cv2.cpython-36m-aarch64-linux-gnu.so ~/mycar/ cd ~/mycar python -c "import cv2"

然后你有一個工作版本，可以跳過指南的這一部分。但是，遵循本指南的交換文件部分可以使性能更加可預(yù)測并解決內(nèi)存抖動問題。

構(gòu)建 OpenCV 的第一步是在 Jetson Nano 上定義交換空間。Jetson Nano 有 4GB 的 RAM。這不足以從源代碼構(gòu)建 OpenCV。因此我們需要在 Nano 上定義交換空間以防止內(nèi)存抖動。

# Allocates 4G of additional swap space at /var/swapfile
sudo fallocate -l 4G /var/swapfile
# Permissions
sudo chmod 600 /var/swapfile
# Make swap space
sudo mkswap /var/swapfile
# Turn on swap
sudo swapon /var/swapfile
# Automount swap space on reboot
sudo bash -c 'echo "/var/swapfile swap swap defaults 0 0" >> /etc/fstab'
# Reboot
sudo reboot

現(xiàn)在你應(yīng)該有足夠的交換空間來構(gòu)建 OpenCV。讓我們使用構(gòu)建 OpenCV 的先決條件來設(shè)置 Jetson Nano。

# Update
sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade
# Pre-requisites
sudo apt-get install build-essential cmake unzip pkg-config
sudo apt-get install libjpeg-dev libpng-dev libtiff-dev
sudo apt-get install libavcodec-dev libavformat-dev libswscale-dev libv4l-dev
sudo apt-get install libxvidcore-dev libx264-dev
sudo apt-get install libgtk-3-dev
sudo apt-get install libatlas-base-dev gfortran
sudo apt-get install python3-dev

現(xiàn)在您應(yīng)該具備所需的所有先決條件。所以，讓我們繼續(xù)下載 OpenCV 的源代碼。

# Create a directory for opencv
mkdir -p projects/cv2
cd projects/cv2

# Download sources
wget -O opencv.zip https://github.com/opencv/opencv/archive/4.1.0.zip
wget -O opencv_contrib.zip https://github.com/opencv/opencv_contrib/archive/4.1.0.zip

# Unzip
unzip opencv.zip
unzip opencv_contrib.zip

# Rename
mv opencv-4.1.0 opencv
mv opencv_contrib-4.1.0 opencv_contrib

讓我們?yōu)?OpenCV 準(zhǔn)備好我們的虛擬環(huán)境 (env)。

# Install Numpy
pip install numpy==1.16.4

現(xiàn)在讓我們正確設(shè)置 CMake，以便它為我們的虛擬環(huán)境生成正確的 OpenCV 綁定。

# Create a build directory
cd projects/cv2/opencv
mkdir build
cd build

# Setup CMake
cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=RELEASE \
    -D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local \
    -D INSTALL_PYTHON_EXAMPLES=ON \
    -D INSTALL_C_EXAMPLES=OFF \
    -D OPENCV_ENABLE_NONFREE=ON \
    # Contrib path
    -D OPENCV_EXTRA_MODULES_PATH=~/projects/cv2/opencv_contrib/modules \
    # Your virtual environment's Python executable
    # You need to specify the result of echo $(which python)
    -D PYTHON_EXECUTABLE=~/env/bin/python \
    -D BUILD_EXAMPLES=ON ../opencv

cmake 命令應(yīng)顯示配置摘要。確保解釋器設(shè)置為與您的virtualenv 關(guān)聯(lián)的 Python 可執(zhí)行文件。注意：CMake 設(shè)置中有多個路徑，請確保它們與您下載和保存 OpenCV 源的位置相匹配。

要從 build 文件夾編譯代碼，請發(fā)出以下命令。

make -j2

這需要一段時間。去喝杯咖啡，或者看場電影。一旦編譯完成，你就差不多完成了。只有幾步之遙。

# Install OpenCV
sudo make install
sudo ldconfig

最后一步是將構(gòu)建的 OpenCV 本機(jī)庫正確鏈接到您的 virtualenv。

本機(jī)庫現(xiàn)在應(yīng)該安裝在類似于 /usr/local/lib/python3.6/site-packages/cv2/python-3.6/cv2.cpython-36m-xxx-linux-gnu.so 的位置。

# Go to the folder where OpenCV's native library is built
cd /usr/local/lib/python3.6/site-packages/cv2/python-3.6
# Rename
mv cv2.cpython-36m-xxx-linux-gnu.so cv2.so
# Go to your virtual environments site-packages folder
cd ~/env/lib/python3.6/site-packages/
# Symlink the native library
ln -s /usr/local/lib/python3.6/site-packages/cv2/python-3.6/cv2.so cv2.so

恭喜！您現(xiàn)在已完成從源代碼編譯 OpenCV。

快速檢查您是否正確執(zhí)行了所有操作

ls -al

你應(yīng)該看到一些看起來像的東西

total 48
drwxr-xr-x 10 user user 4096 Jun 16 13:03 .
drwxr-xr-x  5 user user 4096 Jun 16 07:46 ..
lrwxrwxrwx  1 user user   60 Jun 16 13:03 cv2.so -> /usr/local/lib/python3.6/site-packages/cv2/python-3.6/cv2.so
-rw-r--r--  1 user user  126 Jun 16 07:46 easy_install.py
drwxr-xr-x  5 user user 4096 Jun 16 07:47 pip
drwxr-xr-x  2 user user 4096 Jun 16 07:47 pip-19.1.1.dist-info
drwxr-xr-x  5 user user 4096 Jun 16 07:46 pkg_resources
drwxr-xr-x  2 user user 4096 Jun 16 07:46 __pycache__
drwxr-xr-x  6 user user 4096 Jun 16 07:46 setuptools
drwxr-xr-x  2 user user 4096 Jun 16 07:46 setuptools-41.0.1.dist-info
drwxr-xr-x  4 user user 4096 Jun 16 07:47 wheel
drwxr-xr-x  2 user user 4096 Jun 16 07:47 wheel-0.33.4.dist-info

要測試 OpenCV 安裝，請運(yùn)行 python 并執(zhí)行以下操作

import cv2

# Should print 4.1.0
print(cv2.__version__)

iv) 設(shè)置 Rp-Lidar A1

現(xiàn)在其他一切都已完成，剩下的唯一設(shè)置就是我們的激光雷達(dá)傳感器。首先，讓我們了解一下我們正在使用的設(shè)備：

關(guān)于 RPLIDAR

RPLIDAR 是由 SlamTec 公司 RoboPeak Team 開發(fā)的低成本二維激光雷達(dá)解決方案。它可以掃描 6 米半徑內(nèi)的 360° 環(huán)境。RPLIDAR 的輸出非常適合構(gòu)建地圖、做 slam 或構(gòu)建 3D 模型。

您可以從 SlamTec 主頁 了解有關(guān) rplidar 的更多信息。

您可以從 SlamTec 主頁了解更多關(guān)于 rplidar 的信息。

如何構(gòu)建 rplidar ROS 包

• 將此項目克隆到你的 catkin 的工作區(qū) src 文件夾
• 運(yùn)行 catkin_make 構(gòu)建 rplidarNode 和 rplidarNodeClient

如何運(yùn)行 rplidar ros 包

檢查rplidar的串口權(quán)限：

ls -l /dev |grep ttyUSB

添加寫權(quán)限：（如/dev/ttyUSB0）

sudo chmod 666 /dev/ttyUSB0

有兩種方法可以運(yùn)行 rplidar ROS 包

一、運(yùn)行rplidar節(jié)點，在rviz中查看

roslaunch rplidar_ros view_rplidar.launch

您應(yīng)該在 rviz 中看到 rplidar 的掃描結(jié)果。

二、運(yùn)行 rplidar 節(jié)點并使用測試應(yīng)用程序查看

roslaunch rplidar_ros rplidar.launch
rosrun rplidar_ros rplidarNodeClient

您應(yīng)該在控制臺中看到 rplidar 的掃描結(jié)果

如何重新映射 USB 串口名稱

也許您應(yīng)該更改具有讀寫權(quán)限的usb設(shè)備端口模式，而不是使端口重新映射為固定名稱。安裝 USB 端口重映射：./scripts/create_udev_rules.sh

也許您應(yīng)該更改具有讀寫權(quán)限的usb設(shè)備端口模式，而不是使端口重新映射為固定名稱。安裝 USB 端口重映射：./scripts/create_udev_rules.sh

使用以下命令檢查重映射：

ls -l /dev | grep ttyUSB

使用以下命令檢查重映射：

ls -l /dev | grep ttyUSB

更改 USB 端口重映射后，您可以更改有關(guān) serial_port 值的啟動文件。

更改 USB 端口重映射后，您可以更改有關(guān) serial_port 值的啟動文件。

RPLidar 框架

RPLidar 幀必須按照 rplidar-frame.png 中顯示的圖片進(jìn)行廣播

如何將 rplidar 安裝到您的機(jī)器人上

rplidar 順時針方向旋轉(zhuǎn)。第一個范圍來自前面（帶有線的尾部）。

rplidar 順時針方向旋轉(zhuǎn)。第一個范圍來自前面（帶有線的尾部）。

將激光雷達(dá)傳感器安裝到機(jī)器人上時，請記住其方向。這是軸的樣子：

現(xiàn)在已經(jīng)完成了，只需嘗試運(yùn)行示例啟動文件“view_rplidar”并查看 rviz 中主題“/scan”的掃描結(jié)果。它看起來像這樣：

Rviz 可視化

現(xiàn)在，為了向我們的應(yīng)用程序添加 slam，有幾種可用的算法。但是，我們?yōu)槲覀兊捻椖窟x擇了Hector Slam 。那么，讓我們繼續(xù)：

Jetson Nano 的 Hector Slam 設(shè)置

我們不能像對 rplidar 那樣使用 Hector slam is the nano 的原生 git hub 存儲庫。我們需要對 Hector slam 文件進(jìn)行一些更改以使其啟動并運(yùn)行。首先，這是您需要運(yùn)行的命令：

cd catkin_ws/src/
git clone https://github.com/tu-darmstadt-ros-pkg/hector_slam

現(xiàn)在，在它被克隆之后，我們需要進(jìn)行以下更改：

在 catkin_ws/src/rplidar_hector_slam/hector_slam/hector_mapping/launch/mapping_default.launch

用替換倒數(shù)第二行

第三行

第四行

在 catkin_ws/src/rplidar_hector_slam/hector_slam/hector_slam_launch/launch/tutorial.launch

將第三行替換為

現(xiàn)在這些更改已經(jīng)完成，我們可以繼續(xù)運(yùn)行以下命令：

cd ..
catkin_make

現(xiàn)在，如果一切按計劃進(jìn)行，這將成功編譯。這意味著我們已經(jīng)準(zhǔn)備好在我們的 Nano 上運(yùn)行 hector slam。請按照以下步驟操作：

• 從： http ://wiki.ros.org/kinetic/Installation/Ubuntu 安裝 ROS 完整桌面版本（在 Kinetic 上測試）
• 創(chuàng)建catkin工作區(qū)：http ://wiki.ros.org/ROS/Tutorials/CreatingPackage
• 將此存儲庫克隆到您的 catkin 工作區(qū)
• 在你的 catkin 工作區(qū)運(yùn)行 source /devel/setup.bash

運(yùn)行chmod 666 /dev/ttyUSB0或激光雷達(dá)的串行路徑

• 跑roslaunch rplidar_ros rplidar.launch
• 運(yùn)行 roslaunch hector_slam_launch tutorial.launch
• RVIZ 應(yīng)該打開 SLAM 數(shù)據(jù)

RVIZ Slam 數(shù)據(jù)將如下所示：

因此，現(xiàn)在我們的系統(tǒng)可以映射周圍環(huán)境。這是一項正在進(jìn)行的工作，很快就會添加新功能。

現(xiàn)在，讓我們看一下我們將用于該項目的 UV-C 燈規(guī)格：

UV-C 規(guī)格

UV-C Rover 是帶輪子的消毒系統(tǒng)，用于對房間進(jìn)行消毒。UV-C Rover 上安裝了 2 個直徑為 T18、帶有 2 針雙端子的 25 瓦 UV-C 燈。每盞燈的平均 UV-C 殺菌波段為 25 nm，在一米距離處的發(fā)射量為 90 μW/cm2。

材料清單

現(xiàn)在，我們將粗略估算一下建造整個項目的成本。正如我們上面所做的那樣，我們將 BOM 分為兩部分：

1.機(jī)械部件

2.電子元件

因此，從上面的 BOM 表中可以看出，我們基本上可以用不到 800 美元的價格構(gòu)建一個功能齊全的原型。實際上，我們實際上已經(jīng)構(gòu)建了帶有火箭轉(zhuǎn)向架機(jī)構(gòu)的第一個漫游者原型，其圖像如下所示：

我們目前正在研究梯形絲杠機(jī)構(gòu)，并使用我們用于該項目的 UV-C 燈進(jìn)行測試。我們將很快更新所有細(xì)節(jié)。代碼也在進(jìn)行中，git repo 將很快更新。

這完成了我們的項目解釋。請喜歡并分享這個項目。

謝謝你！