Debido a la precisión requerida en varios campos, como la agricultura, la arqueología y el transporte, los láseres se utilizan a menudo para evitar obstáculos, construir mapas o incluso navegación.
Veamos los LiDAR, cómo funcionan y cómo puede usarlos para crear un mapa 2D de su espacio.
Cosas que necesitará para escanear su habitación
Los siguientes son los requisitos previos para crear un mapa 2D de su habitación:
- Una computadora portátil o PC con Ubuntu Server
- instalación de ROS
- un LiDAR
¿Qué es LiDAR?
LiDAR, o Light Detection and Ranging, también se le puede encontrar con otro nombre, LADAR (Laser Detection and Ranging). Rango) una tecnología de detección remota activa que mide la distancia usando luz en forma de pulsos láser. La tecnología funciona emitiendo un pulso óptico en un objetivo y midiendo las características de la señal de retorno reflejada.
El sistema mide el tiempo que tarda el haz en regresar. En general, es un medidor de distancia. El ancho del pulso óptico puede variar desde unos pocos nanosegundos hasta varios microsegundos, y puede dirigirse a una variedad de materiales.
Conexión del sistema y adquisición de datos láser
En este caso se utilizará RPLIDAR A1, un sensor LiDAR de bajo costo adecuado para aplicaciones robóticas en interiores. Tiene un campo de escaneo de 360 grados, una frecuencia de rotación de 5,5 Hz/10 Hz y una distancia de guardabosques de 8 metros. El LiDAR tiene un sistema de escáner de alcance, un sistema de motor y una interfaz de comunicación (puerto serie/USB).
El sistema mide datos de distancia a más de 2000 veces por segundo y con salida de distancia de alta resolución. En consecuencia, requiere el uso de varias herramientas para procesar y visualizar los datos. Por ejemplo, puede utilizar la herramienta RoboStudio de SlamTech o el paquete proporcionado por ROS.
¿Por qué ROS?
ROS (Robot Operating System) es un software utilizado por una comunidad global de código abierto de aficionados a la robótica dedicados a mejorar y hacer que los robots estén disponibles para todos. Inicialmente fue desarrollado por Eric Berger y Keenan Wyrobek en la Universidad de Stanford. ROS también le permite visualizar datos de sensores, crear interfaces y usar herramientas como Rviz y el motor de simulación Gazebo.
Con ROS, podrá separar fácilmente su código en paquetes que contengan pequeños programas, llamados nodos. Esos nodos están conectados a través de temas sobre los que envían y reciben mensajes.
En este proyecto, utilizará rplidar_ros, un paquete ROS diseñado específicamente para la recopilación de datos LiDAR. El paquete hector_slam se utilizará más adelante para la creación de mapas.
Paso 1: Instalación de ROS
Después instalando el servidor ubuntu, abra su terminal y ejecute el siguiente comando para asegurarse de que el índice de su paquete Debian esté actualizado. La diferencia entre actualizar y mejorar ya ha sido cubierto.
sudo apto actualizarEl siguiente paso es instalar ROS.
sudo apto Instalar en pc ros-noetic-desktop-completo
Puede probar ROS ejecutando el roscore, que servirá como prueba de la correcta instalación.
roscore
Paso 2: obtener su primer escaneo
Primero, ejecute el siguiente comando para instalar el rplidar_ros paquete:
sudo apt-obtener instalar ros-noetic-rplidar-ros
los rplidar_ros El paquete incluye los scripts y los archivos de inicio necesarios para obtener y visualizar datos de escaneo LiDAR.
Una vez que haya completado su software, conecte su LiDAR a su PC a través del puerto USB. El LiDAR comenzará a girar, pero no emitirá ningún láser a menos que ejecute el siguiente comando que llama a un archivo de lanzamiento de ROS.
lanzamiento de rosrplidar_rosrplidar.lanzarAl ejecutar este comando, puede ver las distancias reflejadas que se publican en un tema llamado /scan.
rostópico eco /scan
Debería ver una representación de los datos de escaneo láser sin procesar en su terminal:
Para visualizar esos datos, abra otra terminal, asegurándose de no cerrar la otra terminal en ejecución que está recuperando datos del escáner láser, y ejecute Rviz, la herramienta de visualización.
rosrun rviz rviz
Cambiar el marco fijo a Láser, luego haga clic en el agregar en la esquina inferior izquierda de la ventana y seleccione escaneo láser. Finalmente, establezca el tema LaserScan en /scan, y podrá ver su escaneo LiDAR en tiempo real.
Si tiene problemas para obtener su primer escaneo, podría deberse a que su dispositivo no está autorizado para comunicar datos a través de la serie. Para solucionar esto, ejecute el siguiente comando y luego continúe con los pasos anteriores.
sudo chmod 777 /dev/ttyUSB0Paso 3: Mapeo de lanzamiento
Una vez que haya probado su LiDAR y haya confirmado que funciona correctamente, el siguiente paso es comenzar a escanear su región de interés. Para esto, necesitará un paquete adicional llamado Hector Slam (donde "Slam" significa "Localización y mapeo simultáneos").
Como antes, ejecute el siguiente comando para instalar ese paquete:
sudo apt-obtener instalar ros-noetic-hector-slam
Antes de ejecutar el escaneo, cambie algunos parámetros como se muestra a continuación. Busque tutorial.launch en el paquete hector_slam usando el roscd dominio.
roscd hector_slam_launchEl comando nano le permitirá abrir su archivo y editarlo.
nanotutorial.lanzarPodrías encontrarte un permiso de archivo de Linux error que se puede resolver con este comando:
sudochmod 777 tutorial.lanzarAquí hay una muestra de la ejecución:
El siguiente paso es cambiar las líneas como se muestra a continuación:
El paso final es ejecutar esta línea.
lanzamiento de roshector_slamtutorial.lanzar
Comience a mover su LiDAR lentamente por su habitación para obtener los mejores resultados porque la creación de mapas es más efectiva cuando se mueve lentamente. Puede activar su trayectoria y experimentar con la configuración de escaneo láser.
Puede utilizar SLAM interior para escanear toda la casa usando una computadora portátil y un LiDAR como se muestra en el video a continuación. Los resultados se pueden mejorar integrando sensores adicionales y luego combinando los datos de ambas fuentes.
Paso 4: Guardar y editar su mapa
Ejecute el siguiente comando una vez que haya terminado con su escaneo para guardar el mapa:
rostopic pub syscommand std_msgs/String "guardargeotiff"En este escenario, imagenmagia se puede usar para convertir el mapa en un archivo de imagen PNG, ejecute ambos comandos para completar la instalación y la conversión.
sudo apt-obtener instalar imagemagickconvertirescaneadoMapa.pgmMiMapaPng.pngObtenga más uso de LiDAR
Usando un LiDAR y una PC, pudo realizar un escaneo 2D. Puede mejorar su escaneo agregando una cámara de profundidad, como Kinect, e integrando los dos tipos de datos recopilados.
La misma tecnología se puede encontrar en algunos modelos de iPhone y iPad de gama alta, donde el LiDAR está integrado en la cámara. módulo en la parte posterior del dispositivo, que permite el desarrollo de mapas 3D, medición de distancia y realidad aumentada aplicaciones
