Camera_Rot_Turtlebot3

1. Bevezetés

A projekt cékja a turtlebot on lévő állo kaera mountot ami egy raspberry kaera modult tart ,kicserélni egy mount ra ami képes a kamerát forgatni.

Alap elhelyezés

Tartalomjegyzék

1. Bevezetés
2. Csomagok letöltése
3. Turtlebot3-as virtuális kamera setup
4. Dynamixel setup
5. Kamera modúl mozgatás
6. Modell felepítése

2. Csomagok letöltese

Első sorban le kell töltsuk az alap csomagot amely a turtlebot3 , Ros ,Dynamixel lesz elsősorban

Ros letöltese :

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

Engedélyezni szeretnénk a ros csomagokat hogy letölthessük

sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'

Érdemes feltenni a curl-t biztos ami biztos

sudo apt install curl

Hozzáadjuk a kulcsot :

curl -s https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.asc | sudo apt-key add -

Ezek után :

sudo apt update

és

sudo apt upgrade

Ha megvannak ezek el lehet kezdeni a ros feltelepítését:(Érdemes a teljes deskotp packaget felrakni)

sudo apt install ros-noetic-desktop-full

(Ha a parancsra nem akarja feltenni a Ros t mivel nem "Trusted source" ,akkor ezt fel kell oldani a kernelen vagy ui on belül .

Példa videó https://www.youtube.com/watch?v=ET2fXRExxco&t=170s&ab_channel=CyberZypher )

Ha feletelepült a Ros érdemes létrehozni egy workspace és ennek helyet elhelyezni a bashrc faljban

cd ~
mkdir -p catkin_ws/src
cd catkin_ws (Tetszőleges név)

catkin_make

Ezután a bash be való elhelyezés :

cd ~

nano .bashrc/

Ha megnyílt a legaljára a két kommand :

source /opt/ros/noetic/setup.bash

source ~/catkin_ws/devel/setup.bash

Ezután ctrl +s és ctrl+x el elhagyjuk a bashrc fájlt

Ezután belépve a source folderbe:

cd ~/catkin_ws/src

Ezután letölthetjük a turtlebot csomagjait

git clone https://github.com/ROBOTIS-GIT/turtlebot3_simulations

git clone https://github.com/ROBOTIS-GIT/turtlebot3_msgs

git clone https://github.com/MOGI-ROS/turtlebot3

Majd a Dynamixel csomagjait is mainly az oldal lépéseit kell követni pár kaviáttal :

https://emanual.robotis.com/docs/en/software/dynamixel/dynamixel_workbench/

git clone https://github.com/ROBOTIS-GIT/dynamixel-workbench.git git clone https://github.com/ROBOTIS-GIT/dynamixel-workbench-msgs.git

git clone https://github.com/ROBOTIS-GIT/DynamixelSDK.git

3. Turtlebot3 as virtuális kamera setup

Ha a dependency-k felvannak téve első feladat egy gazeboos környezetben megcsinálni a csuklóinkat

Be kell álítanunk a bashrc fájlba, hogy mi a burger el dolgozunk ezzel a kommand al :

echo "export TURTLEBOT3_MODEL=burger"

Használjuk az alap packege et

Azon belül :

\catkin_ws\src\turtlebot3\turtlebot3_description\urdf\turtlebot3_burger.urdf.xacro

Ehhez hozzádjuk a kamera modulunkat

     
<!-- fajdalom kezdete -->

  <joint name="camera_base" type="revolute">
    <limit upper="1.57" lower="-1.57" velocity="10" effort="1"/>
    <origin xyz="0.01 0 0.106" rpy="0 0 0"/>
    <child link="camera_link1"/>
    <parent link="base_footprint"/>
    <axis xyz="0 0 1" />
  </joint>   

  <link name='camera_link1'>
    <pose>0 0 0 0 0 0</pose>
    <inertial>
      <mass value="0.1"/>
      <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
      <inertia
          ixx="1e-6" ixy="0" ixz="0"
          iyy="1e-6" iyz="0"
          izz="1e-6"
      />
    </inertial>

    <collision name='collision'>
      <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/> 
      <geometry>
         <cylinder length="0.05" radius="0.010" />
      </geometry>
    </collision>

    <visual name='camera_link1_visual'>
      <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
      <geometry>
          <cylinder length="0.002" radius="0.015" />
      </geometry>
    </visual>

  </link>


 <!-- Camera -->
  <joint type="fixed" name="camera_joint">
    <origin xyz="0.01 0 0.003" rpy="0 0 0"/>
    <child link="camera_link"/>
    <parent link="camera_link1"/>
    <axis xyz="0 1 0" />
  </joint>

  <link name='camera_link'>
    <pose>0 0 0 0 0 0</pose>
    <inertial>
      <mass value="0.1"/>
      <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
      <inertia
          ixx="1e-6" ixy="0" ixz="0"
          iyy="1e-6" iyz="0"
          izz="1e-6"
      />
    </inertial>

    <collision name='collision'>
      <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/> 
      <geometry>
        <box size=".01 .005 .005"/>
      </geometry>
    </collision>

    <visual name='camera_link_visual'>
      <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
      <geometry>
        <box size=".0005 .01 .008"/>
      </geometry>
    </visual>

  </link>

 <joint type="fixed" name="camera_optical_joint">
    <origin xyz="0 0 0" rpy="-1.5707 0 -1.5707"/>
    <child link="camera_link_optical"/>
    <parent link="camera_link"/>
  </joint>

  <link name="camera_link_optical">
  </link>

  <gazebo reference="camera_link">
    <material>Gazebo/Red</material>


  </gazebo>


  <!--fajadalom vege--> 

A gazebo fájl ba hozzácsatolhatjuk a kamera plugint

<!-- Camera -->
  <gazebo reference="camera_link">
    <sensor type="camera" name="camera1">
      <update_rate>30.0</update_rate>
      <visualize>false</visualize>
      <camera name="head">
        <horizontal_fov>1.3962634</horizontal_fov>
        <image>
          <width>640</width>
          <height>480</height>
          <format>R8G8B8</format>
        </image>
        <clip>
          <near>0.1</near>
          <far>25.0</far>
        </clip>
        <noise>
          <type>gaussian</type>
          <!-- Noise is sampled independently per pixel on each frame.
               That pixel's noise value is added to each of its color
               channels, which at that point lie in the range [0,1]. -->
          <mean>0.0</mean>
          <stddev>0.007</stddev>
        </noise>
      </camera>
      <plugin name="camera_controller" filename="libgazebo_ros_camera.so">
        <alwaysOn>true</alwaysOn>
        <updateRate>0.0</updateRate>
        <cameraName>head_camera</cameraName>
        <imageTopicName>image_raw</imageTopicName>
        <cameraInfoTopicName>camera_info</cameraInfoTopicName>
        <frameName>camera_link_optical</frameName>
        <hackBaseline>0.07</hackBaseline>
        <distortionK1>0.0</distortionK1>
        <distortionK2>0.0</distortionK2>
        <distortionK3>0.0</distortionK3>
        <distortionT1>0.0</distortionT1>
        <distortionT2>0.0</distortionT2>
      </plugin>
    </sensor>
  </gazebo>

Ezután rviz-en belül meg is tekinthetjük a kamera modúlt

4.Dynamixel setup

A dynamixel trukkös lehet ezért elsősorban fontos leelenőriznünk, hogy felismeri-e a rendszerünk ehhez egy dynamixel wizzard programot használunk :

https://emanual.robotis.com/docs/en/software/dynamixel/dynamixel_wizard2/

A telepittés után elsó dolgunk a beallitásokon belül (Options) realisztikus baudrate et meghatározni majd ha ismerjuk a model ID címet lecsökkenteni realisztikus értékre nincs értelme végigfutni minden ID-n ha tudjuk azt .

Ha a wizzard megkapta a dynamixelt akkor pozició kovetést el lehet végezni a görgo segítségevel ha a torque enegdélyezve van

Ha megkapta a gepunk akkor kezdhetjuk a workbench felepittését és egy egyszerű write-read protokolt akarunk lefutattni

Elso lépés az SDK konyvtar inicializálása

https://emanual.robotis.com/docs/en/software/dynamixel/dynamixel_sdk/library_setup/cpp_linux/#cpp-linux

gcc -v

Ha gcc nagyobb mint 5.4.0 20160609 akkor haladhaunk tovább ha nem update elnünk kell

sudo apt-get install gcc-5

Ezután :

sudo apt-get install build-essential

Feltesszuk a multilib funkciót (Tobb nyelv összekötése)

sudo apt-get install gcc-multilib g++-multilib

Bemegyünk a make folderbe :

/catkin_ws/src/DynamixelSDK/c++/build/linux64

Ezen belül make elünk

make

Alaposan kell figyelni hogy ne legyen error ha van újra kell make elni elöbb türlunk egyet

make clean

majd make újra

make

Ha sikeresen lefutott akkor kirakjuk a fő asztalra

sudo make install

Ez is bakiba eshet ekkor letöroljuk és újra make install

sudo make reinstall

Ha feltettük akkor csinálunk egy beépített read-write protokolt

/catkin_ws/src/DynamixelSDK/c++/example/protocol1.0/read_write/linux64

ezen belül :

make

Error esetén törlés és újra make

Megnézzük a portjainkat :

ls /dev/tty*

és mi az USB0 keressük de máshogy is nevezhetik ha látjuk mehetünk tovább

Ha wsl2-en belűl dolgozunk akkor átdobhatjuk a wsl2-nek a portokat windowsról

https://devblogs.microsoft.com/commandline/connecting-usb-devices-to-wsl/

Feltelepítjük

https://github.com/dorssel/usbipd-win/releases

Ubuntun belül

sudo apt install linux-tools-5.4.0-77-generic hwdata

sudo update-alternatives --install /usr/local/bin/usbip usbip /usr/lib/linux-tools/5.4.0-77-generic/usbip 20

Ezután windowson belül pl Powershell vagy csak cmd

usbipd wsl list

usbipd wsl attach --busid

Itt láthatjuk a port okon levő eszközök bus id-ját és meg kell keressük a dynamixelet ha megvan akkor meg kell nyitni a wsl-t és nyitva kell tartani amíg fut a cmd is

usbipd wsl attach --busid <busid> ( belul a talált id rakjuk ) Engedelyt kér a rendszert ezután ha megadtuk :

Ubuntun belül :

lsusb Ezután látnunk kéne a port ot

ls /dev/tty* -is

Ha láltjuk a USB0 port ot akkor visszamegyünk

/catkin_ws/src/DynamixelSDK/c++/example/protocol1.0/read_write/linux64

és

sudo chmod a+rw /dev/ttyUSB0

ezután ha lefutott akkor mehet a protokol

./read_write

Ekkor fel kell ismerje a port-ot és oda vissza paszolja (ha ez errorba fut de az elöző lepések nem, lehet nem probléma lehet folytatni)

5.Kamera modúl mozgatás

rosrun dynamixel_workbench_controllers find_dynamixel /dev/ttyUSB0

Megkeressük a baudrate et és id ját a dynamixelünknek, ez ugyanazt kell adja mint a Wizzard

Használhatjuk a base yaml fájlokat a adynamixel worskpace ből

joint_2_0.yaml :

 ID: 1
 Return_Delay_Time: 0
 Operating_Mode: 3
 Profile_Acceleration: 0
 Profile_Velocity: 0
tilt:
 ID: 2
 Return_Delay_Time: 0
 Operating_Mode: 3
 Profile_Acceleration: 0
 Profile_Velocity: 0```

Nekünk csak egy mozgás kell most  szóval (Vigyázzunk, hogy az ID n sajátunk legyen )

 ```console pan:
 ID: 13
 Return_Delay_Time: 0
 Operating_Mode: 3
 Profile_Acceleration: 0
 Profile_Velocity: 0 ```
Bemegyunk a dynamixel_controller.launch ba:
 ```xml 
<launch>
 <arg name="usb_port"                default="/dev/ttyUSB0"/>
 <arg name="dxl_baud_rate"           default="57600"/>
 <arg name="namespace"               default="dynamixel_workbench"/>

 <arg name="use_moveit"              default="false"/>
 <arg name="use_joint_state"         default="true"/>
 <arg name="use_cmd_vel"             default="false"/>

 <param name="dynamixel_info"          value="$(find dynamixel_workbench_controllers)/config/basic.yaml"/>

 <node name="$(arg namespace)" pkg="dynamixel_workbench_controllers" type="dynamixel_workbench_controllers"
       required="true" output="screen" args="$(arg usb_port) $(arg dxl_baud_rate)">
   <param name="use_moveit"              value="$(arg use_moveit)"/>
   <param name="use_joint_states_topic"  value="$(arg use_joint_state)"/>
   <param name="use_cmd_vel_topic"       value="$(arg use_cmd_vel)"/>
   <rosparam>
     publish_period: 0.010
     dxl_read_period: 0.010
     dxl_write_period: 0.010
     mobile_robot_config:                <!--this values will be set when 'use_cmd_vel' is true-->
       seperation_between_wheels: 0.160  <!--default value is set by reference of TB3-->
       radius_of_wheel: 0.033            <!--default value is set by reference of TB3-->
   </rosparam>
 </node>
</launch>

Beállítjuk a baudrate ünket és a basic.yaml helyett a miénket rakjuk

<launch>
 <arg name="usb_port"                default="/dev/ttyUSB0"/>
 <arg name="dxl_baud_rate"           default="57600"/>
 <arg name="namespace"               default="dynamixel_workbench"/>

 <arg name="use_moveit"              default="false"/>
 <arg name="use_joint_state"         default="true"/>
 <arg name="use_cmd_vel"             default="false"/>

 <param name="dynamixel_info"          value="$(find dynamixel_workbench_controllers)/config/joint_2_0.yaml"/>

 <node name="$(arg namespace)" pkg="dynamixel_workbench_controllers" type="dynamixel_workbench_controllers"
       required="true" output="screen" args="$(arg usb_port) $(arg dxl_baud_rate)">
   <param name="use_moveit"              value="$(arg use_moveit)"/>
   <param name="use_joint_states_topic"  value="$(arg use_joint_state)"/>
   <param name="use_cmd_vel_topic"       value="$(arg use_cmd_vel)"/>
   <rosparam>
     publish_period: 0.010
     dxl_read_period: 0.010
     dxl_write_period: 0.010
     mobile_robot_config:                <!--this values will be set when 'use_cmd_vel' is true-->
       seperation_between_wheels: 0.160  <!--default value is set by reference of TB3-->
       radius_of_wheel: 0.033            <!--default value is set by reference of TB3-->
   </rosparam>
 </node>
</launch>

Ekkor ha belépunk a workspace-be és lefordítjuk a csomagokat cd ~/catkin_ws && catkin_make ` Elindítva controll fájlunk

roslaunch dynamixel_workbench_controllers dynamixel_controllers.launch ` Ha megtalálta a dynamixelt id vel együtt akkor

Egy rqt - t nyitva parhuzamosan beállítjuk a paramétereket :

Vagy alternatívan :

rosservice call /dynamixel_workbench/dynamixel_command "command: ''
id: 13
addr_name: 'Goal_Position'
value: 2048"

Ezzel meg kéne mozdúljon

##Ezutan ismetlödo mozgás létrehozása :

Használjuk a motion.yaml fájlt

joint:
 names: [pan, tilt]
motion:
 names: [right, zero, left]
 right:
   step: [-3.14, -3.14]  # radian
   time_from_start: 2.0  # sec
 zero:
   step: [0.0, 0.0]
   time_from_start: 3.0
 left:
   step: [3.14, 3.14]
   time_from_start: 6.0

Átalakítva :

joint:
 names: [pan]
motion:
 names: [right, zero, left]
 right:
   step: [-3.14]  # radian
   time_from_start: 2.0  # sec
 zero:
   step: [0.0]
   time_from_start: 3.0
 left:
   step: [3.14]
   time_from_start: 6.0

Majd a joint_operator.launch ban :

(Beálítjuk hogy ismétlődjön a motion kicserélve a false -t)

 <arg name="is_loop"               default="true"/>

Hogy elindítsuk : cd ~/catkin_ws && catkin_make roslaunch dynamixel_workbench_controllers dynamixel_controllers.launch roslaunch dynamixel_workbench_operators joint_operator.launch

Ezután ismetlödő periodikus mozgást kell végezzen a dynamixel

6.Modell felepítése

Sok Cad softwerben dolgozhatunk de egyszerübbnek tartottam a Fusion360ben dolgozni mert jól ismerem de máshogy is meglehet csinálni .A cél két kúpfgaskerék ami ráfer a dynamixelre és elég kompakt hogy elférjen a turtle-on

A sima gear plugin-el létrehozunk2 egymásba mesh elő fogaskereket (A fogak számát mi határozzuk meg csak az m találjon )

Ezután elforgatjuk őket a kívánt pitch angle szerint ez esetben 53.1 Fok

Létrehozunk egy match négyzetet ami szélességben a kúpfogaskerekek kivánt hub távólsága egymástól és hossza a két tengely metszete

Loft parancsal az egyik fogat ki extrudáljuk használva a match négyzetet mint végpont

Ezeután egy körrel levágjuk a nemkellő csúcsdarabot

Ha ez megvan adunk neki egy hub ot amit mi határozunk meg de úgy , hogy ne interferáljon a másik kerékkel (Értsd ne érintse )

Ha megvan ezt megismételni a másik kúpfogaskerékre is és match elni majd a fogakat circle function el klónozni . Ha ez megvan az én design-om a könyebb design és a kényelem miatt nem konvenciális csuklót tartalmaz hanem a vázba bevágas van 8 db bb golyo elhelyezésehez ami segít a gordulekeny forgás létrehozásaban

Végső mounting kamera és a turtleboton elhelyezve