# 深入使用机器人 ## 准备工作 APP仅仅是作为快速简单的控制机器人以及和机器人交互的一种便捷的工具。 作为一个技术爱好者或者研究人员，通过app控制机器人显然并不能满足您的要求。 除了APP之外，我们主要提供ROS 命令来深度了解和使用机器人，本章将具体介绍机器人的ROS系统以及使用。 XBot-U机器人出厂前我们已在机器人的主机上完成了Ubuntu16.04系统安装、ROS安装和XBot-U软件包安装部署等一系列操作，用户可按照下面的手册说明直接进行测试和使用。 ## 深入使用机器人的两种方式 ### 方式一、本机使用 由于机器人不带显示屏，为了更好的交互，我们建议您使用机器人自带的HDMI、USB3.0接口连接外部显示器与键鼠，对机器人进行操控。 您需要准备一台带HDMI接口的显示器，无线鼠标键盘一套（推荐无线设备，有线设备亦可）。 在开机之前，将显示器的HDMI接口接入到机器人底盘上的HDMI接口上。将无线鼠标的发射器插入到机器人USB3.0口上。（此时您可以简单的将机器人看做一个普通的台式机主机） 开机之后，显示器就会显示Ubuntu操作系统的界面，此时我们就可以像使用一台普通的ubuntu操作系统的计算机那样使用机器人了。后续就是了解机器人的各种命令，并在ubuntu命令终端输入命令来查询或者操控机器人了。 ### 方式二、远程登录使用 如果您的身边一时很难找到一台显示器和鼠标键盘，那么您也可以通过您的个人PC电脑连接机器人的wifi，通过ssh远程控制机器人的方式进行操控。关于ssh的使用方法，是linux的基础知识，这里略去不谈。 此外，全部ssh远程控制需要在每开启一个命令窗口的时候，都进行ssh远程登录，比较麻烦，因此您还可以利用ROS提供的主从机制，设置XBot端（ROS主机）与PC端的主从关系，从而通过您的个人计算机对机器人进行控制。 **无论您使用哪种方式运行，请确保本章中的指令都是在机器人本体主机上运行的。** 更多的使用方式可参考[ROS中使用机器人的三种方法](ros-setting) ## ROS功能包介绍 该软件包集包含7个ROS软件子包。 | ROS软件包 | 主要功能 | | ---------------------- | ---------------------------------------- | | xbot_bringup | 驱动程序启动入口，包含多个launch文件 | | xbot_driver | 底层通讯驱动，收发数据 | | xbot_node | ROS数据封装与分发，运动解算 | | xbot_msgs | 软件包集所用到的所有ROS消息类型 | | xbot_safety_controller | 机器人安全控制程序 | | xbot_description | ROS建模与urdf描述文件 | | xbot_tools | 用于调试、开发以及运行过程的一些工具软件 | | xbot_face | 人脸识别程序 | | xbot_navi | SLAM、导航规划程序 | | xbot_talker | 机器人语音交互和对话程序 | ## 各功能包程序启动 ### 开机启动程序 机器人开机后默认会启动自启程序，程序延迟约20秒启动（打开红色开关开始计），该自动启动程序位于xbot_bringup/launch/xbot-u.launch。 也就是说，机器人开机自动运行了以下指令： ```bash roslaunch xbot_bringup xbot-u.launch ``` 因此如果想要自己去启动该程序时，请首先关闭机器人的自动启动程序，否则会导致程序重复启动报错： ```bash sudo service xbot stop ``` 该指令需要您输入密码以确认权限。 该脚本里包含了Xbot的常用功能。输入该指令后后，机器人会启动底盘节点（包括机器人电机控制器，电机码盘，超声波传感器，红外传感器，电压电流检测器）、激光雷达、Realsense深度摄像头节点信息、人脸识别摄像头视频流等。 机器人的开机启动程序启动了以下内容： 1. xbot.launch 2. rplidar.launch 3. realsense.launch 4. pub_camera_image 5. face_recog.py 6. talker.launch 7. web_video_server 8. rosbridge_websocket.launch 若机器人开机启动正常，可按照下面的说明查看传感器数据。 ## 传感器数据查询 ### 核心传感器数据查询 键入命令 ``` rostopic echo /mobile_base/sensors/core ``` 即可查看相关传感器返回数据，也可以看到电机返回数据，返回数据信息格式如下： ``` --- header: seq: 1262 stamp: secs: 1555999055 nsecs: 768794824 frame_id: '' time_stamp: 23422 #时间戳 left_encoder: 0 # right_encoder: 0 # ischarging: True #是否正在充电 battery_percent: 41 #剩余电量百分比 front_echo: 4461 #前方超声 rear_echo: 1873 #后方超声 front_infrared: 2598 #前方红外 rear_infrared: 2382 #后方红外 motor_disabled: False #急停开关状态 left_motor_current: 1.31226110458 # right_motor_current: 1.15603709221 # error_state: 0 #错误状态码 version: 52 #版本号 --- ``` 输入命令: ``` rostopic echo /mobile_base/sensors/extra ``` 可以显imu数据和云台角度数据等。数据格式如下： ``` --- header: seq: 83 stamp: secs: 1556078520 nsecs: 464847185 frame_id: '' yaw_platform_degree: 120 #水平云台角度 pitch_platform_degree: 120 #竖直云台角度 sound_is_mutex: True #喇叭静音 acc_x: 4.1225104332 #imu加速度 acc_y: 0.0 #imu加速度 acc_z: -1.64187479019 #imu加速度 gyro_x: 14.162528038 #imu角速度 gyro_y: -3.26288318634 #imu角速度 gyro_z: -69.6071166992 #imu角速度 mag_x: 723.599975586 #imu磁力计 mag_y: 1228.80004883 #imu磁力计 mag_z: 9830.25 #imu磁力计 yaw: -3.7101585865 #imu_偏航角 pitch: -0.398658037186 #imu_俯仰角 roll: -179.962387085 #imu_翻滚角 q1: -0.00033110845834 #imu_四元数（q1-q4） q2: 0.999469876289 q3: -0.0323674604297 q4: 0.00349123124033 error_state: 0 #错误代码 time_stamp: 29931 #时间戳 version: 101 #版本号 --- ``` ### 红外与超声传感器 键入 ``` rqt_plot ``` 在该界面中，上面的框中敲入/mobile则下面自动出现很多传感器备选项，末尾以echo结尾的，是超声传感器，以infrared结尾的，是红外测距传感器，我们加上这两种传感器，可查看对应屏幕显示的波纹变化。 ![img](imgs/wpsKXyUZQ.jpg) ### 里程计数据查询 输入 ``` rostopic echo /odom ``` 可以查询到机器人的里程计数据。 ``` --- header: seq: 13367 stamp: secs: 1593859380 nsecs: 768068002 frame_id: "odom" child_frame_id: "base_footprint" pose: pose: position: x: 0.315393779014 y: -0.0360570059239 z: 0.0 orientation: x: 0.0 y: 0.0 z: -0.023131703537 w: 0.999732426348 covariance: [0.1, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.1, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.7976931348623157e+308, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.7976931348623157e+308, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.7976931348623157e+308, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.05] twist: twist: linear: x: 0.1977389028 y: 0.0 z: 0.0 angular: x: 0.0 y: 0.0 z: 0.0233670026064 covariance: [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0] --- ``` ### 摄像头数据查看 如何查看摄像头图像呢，键入命令： ``` rqt_image_view ``` 选择/camera/color/image_raw即可查看上面的摄像头显示情况，而选择/xbot/camera/image则可以通过下部的摄像头查看情况： ![img](imgs/wpsuZyFIi.jpg) 以上是人脸识别摄像头图像的查看,更换topic即可查看realsense摄像头的彩色摄像头图像.与摄像头相关topic如下： realsense-rgb图像：/camera/color/image_raw 人脸识别摄像头：/xbot/camera/image ## 机器人控制 ### 键盘遥控 > 注意，该部分程序建议使用方式二远程登录使用，否则请注意机器人拖着鼠标键盘以及显示器走。 键入命令 ``` rosrun xbot_tools keyboard_teleop.py ``` 按照命令窗口提示的信息按键，可以控制机器各方向移动。 ![img](imgs/wpsROXfRz.jpg) **注意**： 当您控制机器人运动发现机器人无反应时，请检查两件事情： 1. 鼠标是否定位在上图所示的命令窗口且处于英文输入法状态。 2. 急停按钮状态。若急停按钮处于按下的状态，则机器人无法运动，需要让急停按钮处于弹起状态。 ### 云台控制 键入以下命令，修改data后的值，可以控制竖直云台俯仰指定角度，模拟抬头低头的动作。data的值域范围为[-60,30]。 ``` rostopic pub -1 /mobile_base/commands/pitch_platform std_msgs/Int8 “data: 0” ``` 键入以下命令，修改data后的值，可以控制水平云台左右旋转指定角度，模拟左右转头动作。data的值域范围为[-90,90]。 ``` rostopic pub -1 /mobile_base/commands/yaw_platform std_msgs/Int8 “data: 0” ``` 查看舵机偏转角是否运转正常。 ### 软急停控制 输入指令： ``` rostopic pub -1 /mobile_base/commands/motor_enable std_msgs/Bool "data: false" ``` 即可控制机器人软急停，此时使用键盘遥控机器人无法行走。