Python人工智慧圖控 - 研習交流廳 造訪社團 » ROS

近期為了ROS(機器人作業系統)相關專案，於是想起了以前的小玩具 - ROVIO，塵封已久的路威機器人在倉庫找了許久，終於抓到這隻小烏龜了，檢查電池、發現零組件狀況不錯，可見保存很好，這個ROVIO機器人麻雀雖小卻五臟俱全，看看下面硬體規格就知道。分享給有興趣製作機器人的朋友做參考。 Rovio機器人主要特點: 內含麥克風及喇叭可以雙向語音交談 可以遙控攝影機頭上下移動 可以手機和電腦或者Pad遠程網路控制 可以自動充電 雷達偵測障礙 硬體規格: 是以三大電路板結合而成:
(1)主ARM 板
Main Processor —科宇KOI-MP802 蓋面
實際為華邦 W99702 內建mpeg壓縮 跑 WEB server ,rtsp , and 主機總控
制 "spook" media streaming server ( [Spook Live Video Streamer]
( http://www.litech.org/spook/ ) )
Clock frequency 200Mhz
Main Memory — 8MB RAM
USB ttl port 與電腦通訊 (以W99100DG實現,負責isp下載)
Audio chip WM8976
Web cam video chip OV7670
SPI FLASH(W25X16) 2MB
OS Open-source "eCos" (2)充電電路板:專用NiMH充電管理芯片LS2516，PWM恆流方式，
電流不詳，穩壓二極體用的是1N5822，估計>1A。 (3)驅動板 MCU:4路BJT H電橋，3個輪子用光柵反饋，攝像頭升降用
可變電阻反饋，紅外線訊號和主控板通過串口通訊。 自動導航電路以紅外線感應運算
充電基座會投射出紅外線導航點,車上再以紅外線感應器做幾何
定位.定位程式由專門晶片負責.再送出串口訊號回應給上位機定位訊息

會用樹莓派直接控制四軸飛行器的飛控板理由是 : 你可以用一台筆電 + ROS(機器人作業系統)的資料鏈串連起來，就可指揮上百台無人飛行器做空中分列式，或幾百台水上無人艦艇跳芭蕾舞、、等等，當然前提是你要會寫些程式才行。 連接方式很簡單, 如圖綠色圈起來的就是Pixhawk通訊埠: 將飛控板Pixhawk上的Telem2接口四根線引出(其實就是UART)： Telem2的5V接Pi的5V Telem2的TX接Pi的RX Telem2的RX接Pi的TX Telem2的GND接Pi的GND 這樣子筆電就可以和多個樹莓派通訊進而控制多個飛行器，當然中間還是有一言難盡的技術，再擇期說明。 軟體設定可參考下面教學，我就不重複了。 https://blog.csdn.net/liberatetheus/article/details/77968424 https://blog.csdn.net/Lin_QC/article/details/90373992?depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task&utm_source=distribute.pc_relevant.none-task https://blog.csdn.net/weixin_42704669/article/details/83791117?depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task&utm_source=distribute.pc_relevant.none-task

分享一下不須 VM, 直接在 Win10 安裝 Ubuntu 及 ROS的步驟
https://ithelp.ithome.com.tw/articles/10216435 Win10安装Ubuntu子系统超详细攻略
https://zhuanlan.zhihu.com/p/62658094

末日機瘟，倉庫留下一大堆飛機零組件，平常又閒不住就喜歡DIY，只好用這些零件組裝 "小小好奇號"，因為要給客戶Demo ROS軟硬體，不能飛就換地上爬，反正原理一樣。動力方面本來要四輪無刷直驅，但手邊沒有這些零件，暫時用皮帶輪減速帶動輪軸，先拍照留下紀錄。

ROS 是機器人作業系統(Robot Operating System)的縮寫，ROS從2007發展至今已開始茁壯，目前很多機器人公司將旗下產品移植至ROS上，預見將來機器人工程師一定要會ROS技能。

ROS內建很多演算法如SLAM (Simultaneous Localization and Mapping)及 AMCL(Adaptive Monte Carlo Localization)，以及包含很多軟體驅動接口很容易串接光學雷達、感測器、影像辨識、Arduino、Raspberry Pi、IO模組、運動卡等硬體元件，對建構自主導航機器人幫助很大，

下面連結網址是ROS安裝的方法及下載，有Windows和Ubuntu版本，對機器自動化有興趣的朋友可參考看看。

在Windows系统安装ROS 機器人作業系統 :
https://blog.csdn.net/ZhangRelay/article/details/82899582

在Linux系统安装ROS 機器人作業系統
https://makerpro.cc/2018/12/ros-setup-tutorial/

ROS.org :
http://wiki.ros.org/ROS/Installation

今天介紹這一本書，適合給對機器視覺、自動駕駛、無人機、機器人、ROS(機器人作業系統)有強烈研究動機的朋友當作入門參考。

SLAM是Simultaneous Localization and Mapping 的縮寫，中文翻譯為同時定位與地圖建構，通常搭載相機及光學雷達，於運動過程中即時建立週遭環境的模型，同時估算自己的運動軌跡方位。作者以Linux為開發環境，書中所有程式碼都放在GitHub上: https://github.com/gaoxiang12/slambook
可隨時查閱。

因為牽涉到數學中旋轉向量、四元數、歐拉角、李群李代數等，建議先複習上述數學及學過C Language 及 OpenCV的朋友研讀。

Windows 10 IoT Core作業系統下載 在樹莓派安裝Windows 10 IoT Core作業系統，也可跑C#、Python程式，對熟悉C#想開發IoT物聯網的朋友應該是一大福音。 安裝方法很簡單，官網有詳細介紹，在此就不在贅述，跟寫iPhone手機程式很像，不過似乎只支援到Pi3, Pi4尚未支援的樣子, 微軟積極想搶這塊大餅, 應該很快。 下面是官方下載網址: https://docs.microsoft.com/en-us/windows/iot-core/downloads

近期要開 "使用C# 及 Python語言開發伺服端-用戶端遠距遙控和即時影像傳輸課程"，採遠距教學，因為會用到免費工具軟體，先貼文開發環境建立步驟，讓有興趣的學員預先下載複習! 請參照附錄A及附錄B。 附錄A – Visual Studio2019 C# 開發環境安裝步驟 步驟1 到下面微軟官方網站下載 Visual Studio2019 Community版本(圖A1) https://visualstudio.microsoft.com/zh-hant/downloads/ ? (圖A2) 步驟2 將來影像處理會用到OpenCV，建立專案後順便安裝EmguCV。 開啟 Visual Studio2019，進入專案後，如圖選擇管理方案的 NuGet套件。 ? (圖A3) 如圖瀏覽處輸入Emgu搜尋到EmguCV v3.1.0.1，選取此版本按下滑鼠安裝。 ? 回到工具項，按選擇工具箱項目。 ? (圖A4) 在專案項，選擇加入參考 專案裡面有個資料夾packages\EmguCV.3.1.0.1\lib\net30 裡面有.dll全部加入參考。 ? (圖A5) 此時工具箱多出四個元件表示安裝成功。 ? (圖A6) 用NuGet套件管理員安裝很方便，但不同專案必須重新安裝一次，也可 手動在專案/加入參考加入自行下載的動態連結程式庫(dll)，如此所有專案都 可引用。這部分留給讀者自行練習了。 附錄B – Python開發環境安裝步驟 因為我手邊的 iMC3082E 運動卡是32 Bit，所以下載 32 bit版本。 (如果Python不直接用來呼叫32 bit動態連結庫的話，只設計用戶端連線，其實 也可使用64 bit版本) 步驟 1 安裝 免費開源的 Python 整合開發環境 Anaconda 到官網 https://www.anaconda.com/distribution/ 下載並執行( Python 3.7 Version 32-Bit ) : Anaconda3-2019-.07-Windows-x86.exe Anaconda 會自動幫你管理 Python 的環境及函式庫，可以避 開一堆麻煩事，如果你的API 動態連結程式庫(DLL)是32 Bit，則Python版本就必須是32 Bit， 否則App執行會錯誤， 如果之前已經有安裝 Python，建議先移除，避免造成系統環 境錯誤。 圖1-1 ? 步驟 2 建議選 All Users。 圖1-2 ? 步驟 3 可自選路徑，Win10 預設的路徑是在 C:\ProgramData\Anaconda3，我路徑放在 C:\Anaconda3\。 圖1-3 ? 步驟 4 建議勾選 Add Anaconda to the system PATH environment variable ，這很 重要，勾了才會自動將 Anaconda 路徑加進系統環境變數中。 圖1-4 ? 步驟 5 安裝完成，建議 Windows 作業系統重先啟動。 圖1-5 ? 步驟 6 滑鼠左鍵開啟 Anaconda Prompt 視窗(Windows 命令提示字元) ，用 Python 指令 pip install 安裝下列開發程式需要引用的套件 pip install opencv-python pip install numpy pip install PyQt5 pip install PyQt5-tools 圖1-6 ? **[註1] **spyder 3.3.6 尚未支援 pyQt5 ver.5.13.1 我的版本: PyQt5 Version is: 5.9.2 改這個版本看看 方法: Command Line 打下列指令, 指定版本 pip install PyQt5==5.9.2 **[註 2] **pip 是Python套件管理系統(A tool for installing and managing Python packages) ，在命令列下可很輕易地安裝Python套件。 PIP 操作命令 pip list # 查詢目前系統安裝了哪些套件 pip search package # 搜尋相關套件 pip install package # 安裝套件 pip uninstall package # 移除套件 pip show --files package # 秀出套件檔案列表 pip list --outdated # 列出過期套件 pip install --upgrade package # 升級套件

對於Linux工程師來說內嵌系統交叉編譯環境的建立較複雜, 手動編譯起來時常是一個噩夢, 其實只要資料完備不會很困難, 下面我把一些講義分享出來給有需要的好友參考一下, 期望可以少走一些冤枉路! 我PC的Linux作業系統版本是Fedora 20-i386, Embedded system 是ARM11板子的內嵌系統, 我在PC開發的程式是Qt5.4.1, opencv是3.1.0, PC開發環境下寫好的程式再移植到ARM11板子上, 可正常運作, 沒圖沒真相, 如圖程式是usb camera程式, 可顯示JPG照片及動態顯示攝影機視訊! 由於QT 及 OpenCV arm-linux交叉編譯比較冗長, 我再另闢專欄解說, 這之前我先列出交叉編譯需要用到的一些程式庫的編譯詳細步驟, 有不清楚的地方也可跟我討論一下! //-------------------------------------------------------------------------------
Linux交叉編譯環境建立 講義 交叉編譯(Cross compiler)是在一種處理器架構平台上(如PC-x86架構，此稱PC平台)編譯連結成另一個處理器架構平台(如ARM架構，此稱Target平台)所能執行程式的工具軟體。 A. PC-x86平台環境建立步驟
(1)Install Fedora 20
Download Linux OS，版本為Fedora20-i386-DVD.iso，燒寫
至光碟片，然後安裝作業系統到PC。
先更新作業系統。
yum update -y (2)Install Fedora 20相關工具軟體
yum install –y filezilla putty cmake cmake-gui gcc gcc-c++
yum install –y automake libtool tslib (3)Install arm-linux-gcc
(3-1)解壓縮arm-linux-gcc-4.5.1-v6-vfp-20101103.tgz
執行Fedora 20>>終端機程式，輸入:
tar xvzf arm-linux-gcc-4.5.1-v6-vfp-20101103.tgz –C /opt/，解壓縮將arm-linux-gcc-4.5.1安裝到/opt/FriendlyARM/toolschain/4.5.1。
p.s. 路徑一定要放在此(/opt/)，不能更改，否則會錯誤。
(3-2)將arm-linux-gcc的路徑加到系統環境變數中
method 1. 修改檔案.bashrc(個人環境)
用vi 編輯 /root/.bashrc
最後一行加上:
export PATH=$PATH:/opt/FriendlyARM/toolschain/4.5.1/bin
儲存後OS重新登錄User即可作用。
method 2. 修改檔案 /etc/profile(全域環境)
最後一行加上:
export PATH=$PATH:/opt/FriendlyARM/toolschain/4.5.1/bin
儲存後須重新開機始可作用。
(3-3)在終端機輸入arm-linux-gcc –v，如果有gcc相關資訊顯示出來表示設定成功。 (4)交叉編譯相關程式庫
如果沒用到可選擇跳過不安裝，詳細交叉編譯方法請看附錄A。
(4-1)交叉編譯tslib
觸控面板驅動函式庫。
(4-2)交叉編譯ffmpeg
影片播放與轉檔函式庫。
(4-3)交叉編譯gtk
圖形介面開發套件。
(4-4)交叉編譯jpeg
Jpeg功能函式庫。
(4-5)交叉編譯png
Png功能函式庫。
(4-6)交叉編譯x264
X264編碼器函式庫。
(4-7)交叉編譯yasm
編譯ffmpeg時可指定用yasm指令編譯，提高編譯速度。
(4-8)交叉編譯zlib
資料壓縮函式庫。
(4-9)交叉編譯qt5.4.1
跨平台的c++應用程式開發工具。 (5)Install Qt Creator
到Qt官方網站:
https://www.qt.io/download-open-source/#section-2
選擇下載Qt Online Installer for Linux 32-bit 線上安裝Qt Creator相關程式。安裝程式會自動安裝PC平台的Qt，至於Target平台的Qt必須手動交叉編譯來安裝。
(為求系統穩定，盡量以Qt 5.4.1為開發版本。) (6)Install Opecv
到Opencv官方網站:
http://opencv.org/downloads.html
選擇下載Opencv-3.1.0.zip 附錄A
A-1. 交叉編譯tslib
功能: 觸控面板驅動函式庫。
在終端機按照步驟輸入指令如下:
(1)git clone https://github.com/kergoth/tslib
//download tslib source code
(2) cp /root/tslib /opt/ -r
//copy /root/tslib to /opt
(3)cd /opt/tslib
//change dir to /tslib
(4)./autogen.sh
//執行安裝腳本
(5) ./configure CC=arm-linux-gcc CXX=CC=arm-linux-g++ --prefix=/opt/tslib-arm --host=arm-linux ac_cv_func_malloc_0_nonnull=yes
//配置tslib
(5) make
//產生makefile
(6) make install
//編譯完成後函示庫自動安裝到 /opt/tslib-arm A-2. 交叉編譯zlib
功能: 提共資料壓縮之用的函式庫。
在終端機按照步驟輸入指令如下:
(1) download and copy zlib-1.2.8 to /opt
(2) cd /opt/ zlib-1.2.8
(3) CC=arm-linux-gcc ./configure --prefix=/opt/zlib-arm
(4) make
(5) make install A-3. 交叉編譯jpeg
功能: jpeg函式庫。
在終端機按照步驟輸入指令如下:
(1) download and copy jpeg-9 to /opt
(2) cd /opt/ jpeg-9
(3) CC=arm-linux-gcc ./configure --prefix=/opt/jpeg9-arm -- host=arm-linux
(4) make
(5) make install A-3. 交叉編譯png
功能: png函式庫。
在終端機按照步驟輸入指令如下:
(1) download and copy libpng-1.6.23 to /opt
(2) cd /opt/ libpng-1.6.23
(3) ./configure CC=arm-linux-gcc --prefix=/opt/png-arm -- host=arm-linux
(4) make
(5) make install A-4. 交叉編譯yasm
功能: yasm指令可提高編譯ffmpeg速度。
在終端機按照步驟輸入指令如下:
(1)download and copy yasm-1.3.0 to /opt
(2)cd /opt/ yasm-1.3.0
(3)./configure CC=arm-linux-gcc --prefix=/opt/yasm-arm --host=arm-linux
(4)make
(5)make install A-5. 交叉編譯x264
功能: x264編碼器函式庫。
在終端機按照步驟輸入指令如下:
(1)download and copy x264-snapshot-20160220-2245-stable to /opt
(2)cd /opt/x264-snapshot-20160220-2245-stable
(3)./configure CC=arm-linux-gcc --enable-shared --host=arm-linux --disable-asm --prefix=/opt/x264-arm
(4)make
(5)make install A-6. 交叉編譯ffmpeg
功能: 影片播放與轉檔函式庫。
在終端機按照步驟輸入指令如下:
(1) download and copy ffmpeg-3.1.1 to /opt
(或直接下載: git clone https://git.ffmpeg.org/ffmpeg.git ffmpeg)
(2)cd /opt/ ffmpeg-3.1.1
(3)./configure --enable-cross-compile --cc=arm-linux-gcc --arch=arm --target-os=linux --enable-shared --enable-gpl --disable-stripping --enable-pthreads --enable-small --disable-parsers --disable-optimizations --disable-yasm --disable-armv6 --disable-static --disable-amd3dnow --prefix=/opt/ffmpeg-arm
(4)make
(5)make install