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[HCRbot系列教程] HCRbot 系列6──HCRbot 底层驱动 OpenCR 设置

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赶紧来试一下。

这篇是 HCRbot 机器人系列的第 6 篇，主要将 HCRbot 机器人的底层设置，主要是代码层面的，因为 HCR 底层的电路连线，DFRobot 的 wiki 上面应该有了，此处就不再赘述。

下面是目前已经写好的所有篇章链接：

HCRbot系列1──HCRbot简介：https://mc.dfrobot.com.cn/thread-26938-1-1.html
HCRbot系列2──HCRbot硬件介绍与设置：https://mc.dfrobot.com.cn/thread-26939-1-1.html
HCRbot系列3──HCRbot 上位机 PC 端软件设置：https://mc.dfrobot.com.cn/thread-26975-1-1.html
HCRbot系列4──HCRbot下位机设置（树莓派版）：https://mc.dfrobot.com.cn/thread-27020-1-1.html
HCRbot系列5──HCRbot下位机设置（Odroid XU4版）：https://mc.dfrobot.com.cn/thread-27161-1-1.html

HCRbot 系列6──HCRbot 底层驱动 OpenCR 设置图1

下面开始正式篇章，关于 OpenCR 的介绍，请查看OpenCR wiki。

官方例程中提供了 turtlebot 3 下位机的例程，我们只需对电机驱动部分做一些相应的更改，就可以满足控制 HCRbot 的需求了。详细代码可以参考官方turtlebot 3例程。

首先 HCRbot 版本的底层驱动程序下载地址为：

https://github.com/chenzhongxian/hcr_ros_firmware.git

大家可以先下载代码，然后对照着看。

相较于 turtlebot 3 下位机的例程，本系统主要修改如下几处地方：

hcr_core.ino 文件中 IMU 的位置，即 tf 相关的参数，大家根据自己的安装位置修改即可；
hcr_core_config.h 文件中的一些机器人参数，比如尺寸、电机参数等；
hcr_motor_driver.ino 文件中的电机驱动函数。

hcr_core 文件

这个文件中，是 HCRbot 机器人下位机的核心代码，实现了与上位机的 ROS 通信，包括接收上位机的控制命令，并将下位机的传感器数据发送给上位机，比如编码器数据、IMU 数据。大家主要关注 IMU 相关参数设置即可，其他的基本不用改。

下面是 IMU 位置参数修改:

// HCR IMU
tfs_msg.transform.translation.x = -0.12;
tfs_msg.transform.translation.y = 0.0;
tfs_msg.transform.translation.z = 0.17;

tfbroadcaster.sendTransform(tfs_msg);

大家可以按照自己的实际安装位置来设置。

hcr_core_config 文件

这个文件主要设置机器人物理结构尺寸等相关参数，大家根据实际情况修改就行，如果大家也是用 HCR 的话，应该基本上不需要改。

下面是 HCR 机器人相关物理参数设置，大家根据参数命名和注释，应该都能看明白：

/*******************************************************************************
* Robot geometric parameters
*******************************************************************************/
#define WHEEL_RADIUS                     0.068           // meter (HCR : 0.068, BURGER : 0.033, WAFFLE : 0.033)
#define WHEEL_CIRCUMFERENCE              0.427256601     // meter (HCR : 0.427. BURGER : 0.207)
#define WHEEL_SEPARATION                 0.275           // meter (HCR : 0.275, BURGER : 0.160, WAFFLE : 0.287)
#define TURNING_RADIUS                   0.1375          // meter (HCR : 0.1375, BURGER : 0.080, WAFFLE : 0.1435)
#define ROBOT_RADIUS                     0.220           // meter (HCR : 0.220, BURGER : 0.105, WAFFLE : 0.220)

/*******************************************************************************
* Encoder parameters
*******************************************************************************/
#define ENCODER_MIN                      -2147483648     // raw
#define ENCODER_MAX                      2147483648      // raw
#define ENCODER_TICK                     2652.0          // encoder tick per revolution: 13 * 51 * 4 (HCR : 663, BURGER : 4096)

/*******************************************************************************
* Wheel definition
*******************************************************************************/
#define LEFT                             0
#define RIGHT                            1

/*******************************************************************************
* Velocity parameters
*******************************************************************************/
// HCR
#define VELOCITY_CONSTANT_VALUE          140.430503752   // V = r * w = r * (RPM * 2 * pi / 60)
                                                         //   = 0.068 * RPM * 0.10472
                                                         // RPM = V * 140.430503752
// BURGER and WAFFLE
// #define VELOCITY_CONSTANT_VALUE          1263.632956882  // V = r * w = r * RPM * 0.10472
                                                         //   = 0.033 * 0.229 * Goal RPM * 0.10472
                                                         // Goal RPM = V * 1263.632956882
#define LIMIT_X_MAX_VELOCITY             130    // Limit RPM values of Motor
#define MAX_LINEAR_VELOCITY              0.30   // maxRPM / VELOCITY_CONSTANT_VALUE, m/s (HCR : < 1.0, BURGER : 0.22)
#define MAX_ANGULAR_VELOCITY             1.50   // MAX_LINEAR_VELOCITY / TURNING_RADIUS, rad/s (HCR : < 7.3, BURGER : 2.84)
#define VELOCITY_STEP                    0.01   // m/s
#define VELOCITY_LINEAR_X                0.01   // m/s
#define VELOCITY_ANGULAR_Z               0.1    // rad/s
#define SCALE_VELOCITY_LINEAR_X          1
#define SCALE_VELOCITY_ANGULAR_Z         1

// HCR
#define TICK2RAD                         0.002369225  // 2 * pi / ENCODER_TICK = 0.002369225f
// BURGER
// #define TICK2RAD                         0.001533981  // 0.087890625[deg] * 3.14159265359 / 180 = 0.001533981f

#define DEG2RAD(x)                       (x * 0.01745329252)  // *PI/180
#define RAD2DEG(x)                       (x * 57.2957795131)  // *180/PI

其他参数设置，大家可以自行看 hcr_core_config.h 文件。

其他细节修改，请阅读源文件，修改过的地方，我都做了注释。

hcr_motor_driver 文件

这个文件主要包含了对 HCRbot 机器人电机的驱动程序。

/*******************************************************************************
* motor driver
*******************************************************************************/
void speedControl(int M1Speed, int M2Speed)
{
  // 异步转速，驱动器接收到执行指令才开始驱动电机
  Serial2.print("1,SVR,1,");
  Serial2.println(M1Speed, DEC);

  Serial2.print("1,SVR,2,");
  Serial2.println(M2Speed, DEC);

  Serial2.println("1,AVR,1,1");   // 执行异步转速
}

void readEncoder()
{
  // Serial2.println("1,CER");   // 清除所有故障信息

  char inString[14];
  Serial2.println("1,GEP,1");
  Serial2.setTimeout(10);
  Serial2.readBytes(inString, 13);

  sensor_state_msg.left_encoder = atoi(inString);

  Serial2.println("1,GEP,2");
  Serial2.setTimeout(10);
  Serial2.readBytes(inString, 13);

  sensor_state_msg.right_encoder = atoi(inString);

  // Debug
  Serial4.print("e");
  Serial4.print("\t");
  Serial4.print(sensor_state_msg.left_encoder);
  Serial4.print("\t");
  Serial4.print(sensor_state_msg.right_encoder);
  Serial4.print("\n");
}

void cleanEncoder()
{
  Serial2.println("1,CER");   // 清除所有故障信息

  Serial2.println("1,CEP,1");
  Serial2.println("1,CEP,2");
}