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File metadata and controls

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一、介绍

这是一个双足机器人控制和通信的软件接口包。 通过这个接口包，可以方便地与双足机器人底层硬件通信，完成状态信息获取和控制电机动作。

二、安装依赖

  1. 首先需要安装ROS。
  • 这里建议使用fishros的一键安装，安装桌面版。 
    wget http://fishros.com/install -O fishros && . fishros

  1. 安装串口通信的相关包。

    sudo apt-get install libserialport0 libserialport-dev

  2. 安装python依赖

    python3 -m pip install empy

三、编译

  1. 克隆代码到本地

    git clone https://github.com/HighTorque-Robotics/livelybot_robot.git

  2. 编译

    cd livelybot_robot
catkin_make

四、测试

  1. IMU设备测试

    • 给测试脚本增加执行权限：chmod +x test_yesense_imu.sh;
    • 执行测试脚本：./test_yesense_imu.sh;
    • 在启动的RVIZ界面，观察IMU的姿态。

  2. 电机控制测试1

    • 准备主控板和电机若干；
    • 根据配置文件lively_description/robot_param/1dof_STM32H730_model_test_Orin_params.yaml中的配置信息，在can0上连接1个电机，电机ID为1。
    • 修改配置文件livelybot_description.launch中的参数，将dof_type设置为1；
    • 添加执行权限：chmod -R 777 test_motor_run.sh;
    • 执行电机测试程序./test_motor_run.sh。

  3. 电机控制测试2

    • 准备主控板和电机若干；
    • 根据配置文件lively_description/robot_param/6dof_STM32H730_model_test_Orin_params.yaml中的配置信息，在can0上连接3个电机，电机ID分别为1,2,3，在can1总线上连接3个电机，电机ID分别为1,2,3。
    • 修改配置文件livelybot_description.launch中的参数，将dof_type设置为6；
    • 执行电机测试程序./test_motor_run.sh。

  4. 电机数据反馈测试

    • 准备主控板和电机若干；
    • 根据配置文件lively_description/robot_param/6dof_STM32H730_model_test_Orin_params.yaml中的配置信息，在can0上连接3个电机，电机ID分别为1,2,3，在can1总线上连接3个电机，电机ID分别为1,2,3。
    • 修改配置文件livelybot_description.launch中的参数，将dof_type设置为6；
    • 执行电机测试程序./test_motor_feedback.sh。

  5. 背板屏测试

    • 连接好背板屏硬件之后，执行如下命令，运行livelybot_oled_hd_test节点; rosrun livelybot_oled livelybot_oled_hd_test
    • 背板屏所有界面都会显示正常的内容。

五、IMU信息读取

  1. 在livelybot_robot目录下，执行命令source devel/setup.bash;
  2. 查看imu设备在系统中的设备名称：ls /dev，一般为ttyACM*或者ttyUSB*;
  3. 添加设备权限：sudo chmod -R 777 /dev/ttyACM*或sudo chmod -R 777 /dev/ttyACM*；
  4. 启动IMU设备节点：roslaunch yesense_imu run_without_rviz.launch；
  5. 查看IMU节点发布的话题消息列表：rostopic list；
  6. 查看IMU姿态数据：rostopic echo /yesense/sensor_data；
  7. 如果需要图形化界面，运行：roslaunch yesense_imu yesense_rviz.launch，可以通过RVIZ界面观察IMU的姿态。

六、电机控制

  1. 连接主控板，查看主控板在系统的设备名称：ls /dev，一般为ttyACM*或者ttyUSB*；
  2. 添加设备权限：sudo chmod -R 777 /dev/ttyACM*或sudo chmod -R 777 /dev/ttyACM*；
  3. 编写配置文件，命名和内容参考： lively_description/robot_param/6dof_STM32H730_model_test_Orin_params.yaml；
  4. 创建机器人对象：livelybot_serial::robot rb;
  5. rb的成员变量Motors为存放电机对象的容器，包含配置文件描述的所有电机的对象，电机在容器中的位置顺序为canport0的一号、二号、三号电机，依次类推，然后是canport1的一号、二号、三号电机，依次类推，依次是canport3、canport4（如果有点话），依次类推；
  6. 获取电机对象: 
    auto it = rb.Motors.begin()；
motor *m = &(*it+N);
    其中，N是电机在容器中的位置，从0开始；
  7. 执行控制指令（保存指令到缓存区）：
    • m->fresh_cmd_int16(pos, vel, tor, kp, ki, kd, acc, voltage, current)； // 调试、通用模式（需要在配置文件中配置工作模式, 根据工作模式填入对应的参数，其他参数无效）
    • m->position(pos)； // 位置模式
    • m->velocity(vel)； // 速度模式
    • m->torque(tor)； // 力矩模式
    • m->voltage(volt)； // 电压模式
    • m->pos_vel_MAXtqe(pos, vel, tor_upper)； // 位置、速度模式，带力矩上限
    • m->pos_vel_tqe_kp_kd(pos, vel, tor, kp, kd)； // PD位置速度+前馈扭矩模式
    • m->pos_vel_kp_kd(pos, vel, kp, kd)； // PD位置速度模式
  8. 发送命令（发送到电机控制板）：rb.motor_send_2()。

七、电机状态获取

  1. 参考上一章电机控制的1、2、3、4、5步骤；
  2. 获取电机对象: 
    auto it = rb.Motors.begin()；
motor *m = &(*it+N);
    其中，N是电机在容器中的位置，从0开始；
  3. 获取电机状态：m->get_current_motor_state(), 返回值类型为motor_back_t *，结构体变量如下： 
    typedef struct motor_back_struct
{
    uint8_t ID;     // 电机ID
    float position; // 位置
    float velocity; // 速度
    float torque;   // 力矩
} motor_back_t;

八、使用例程

  1. 电机控制示例代码：

    ./livelybot_serial/test/test_motor_run.cpp

  2. 电机数据反馈示例代码：

    ./livelybot_serial/test/test_motor_feedback.cpp

九、电机保护功能

  1. 位置保护

    • 设置配置文件在motor*标签下添加pos_upper和pos_lower参数，分别表示位置上限和下限，添加pos_limit_enable参数，表示是否开启位置保护；
    • 设置示例如下：
    motor1:
    type: 1
    id: 1
    name: "L_low_foot"
    num: 1
    pos_limit_enable: true
    pos_upper: 10
    pos_lower: -10
    • 上述示例中，pos_limit_enable为1， 表示开启位置保护，pos_upper和pos_lower分别为10和-10，表示位置上限和下限；

  2. 扭矩保护

    • 设置配置文件在motor*标签下添加tor_upper和tor_lower参数，分别表示位置上限和下限，添加tor_limit_enable参数，表示是否开启位置保护；
    • 设置示例如下：
    motor1:
    type: 1
    id: 1
    name: "L_low_foot"
    num: 1
    tor_limit_enable: true
    tor_upper: 5
    tor_lower: -3
    • 上述示例中，tor_limit_enable为1， 表示开启扭矩保护，tor_upper和tor_lower分别为5和-3，表示位置上限和下限。

十、控制机器人

  1. 编写或使用yaml配置文件，参考lively_description/robot_param/6dof_STM32H730_model_test_Orin_params.yaml和yaml配置文件说明；
  2. 编写一个具有robot类的ros节点，用于控制电机和获取电机状态，参考电机控制或使用例程；
  3. 编写一个引入yaml配置文件和启动步骤2中节点的launch文件，参考机器人launch文件说明；
  4. 给串口赋予读-写-执行权限； 
    sudo chmod -R 777 /dev/ttyACM*
  5. 启动launch文件。

十一、软件开关机

功率板除了通过硬件开关机外，还可以通过CAN发送命令进行开关机。再SDK钟这个功能已经封装成ROS话题，用户可以通过话题/power_switch_control发送开关机命令（由功率板供电的设备只能发送关机指令）。

使用例程如下：

// ...
#include <livelybot_power/Power_switch.h>
// ...
int main(int argc, char **argv)
{
    ros::init(argc, argv, "power_switch_control");
    ros::NodeHandle nh;
    ros::Publisher pub = nh.advertise<livelybot_power::Power_switch>("/power_switch_control", 10);
    livelybot_power::Power_switch msg;
    while(ros::ok())
    {
        msg.control_switch = 0; // 主控供电开关
        msg.power_switch = 0;  // 电机供电开关
        pub.publish(msg);
        ros::Duration(1).sleep();
        ros::spinOnce();
    }
}

livelybot_power::Power_switch类型中control_switch为0表示断开主控供电，为1表示接通主控供电；power_switch为0表示断开电机供电，为1表示接通电机供电。