ROS2/Arduino Serial Motor Demo

Esta é uma demonstração do funcionamento de uma nova versão do projeto SciCoBot, uma interface ROS 2 para um Arduino que executa código de controle de motor diferencial com um módulo L298N. O código correspondente para o Arduino pode ser encontrado aqui.

Componentes

O pacote serial_motor_demo consiste em três arquivos,driver.py, gui.py e find_ports. A ideia é que o driver possa ser executado em um Raspberry Pi. Já o GUI fornece uma interface simples para o desenvolvimento e teste de tal sistema. Ela publica e se inscreve nos tópicos apropriados enviando a velocidade e o sentido para os dois motores.

O GUI envia os valores diretamente para o driver, portanto devem ser executados juntos, porém pela falta de interface no ROS2, se faz necessário duas máquinas. O driver roda diretamente no raspberry PI com o Arduino em sua porta serial e o gui roda em um computador físico Ubuntu 22.04. O arquivo find_ports serve apenas para verificar se o arduino consegue ser lido pelo minicomputador e ajudar a configurar os parâmetros de conexão do driver.

Buildando os pacotes

• Para instalar, primeiro forneça sua instalação do ROS 2:

source /opt/ros/humble/setup.bash

• Crie um diretório para o projeto:

mkdir -p ~/scicobot/src
cd ~/scicobot/src

• Baixe o projeto com:

git clone https://github.com/NatanaelAmil/serial_motor_demo.git

• Volte para a pasta root com:

cd ..

• Verifique as dependências com:

rosdep install -i --from-path src --rosdistro humble -y

• Caso tenha sucesso, contrua o projeto com:

colcon build --symlink-install

• Nota: Devido a limitação de hardware do raspberry o processo de build pode travar. Para esse caso, use a solução descrita aqui. Essa solução altera o build em paralelo, padrão do colcon, para um build sequencial:

colcon build --executor sequential

Termine com:

source install/setup.bash

Driver

• O driver possui alguns parâmetros:

• serial_port - Porta serial para conectar (padrão /dev/ttyUSB0)
• baud_rate - Taxa de transmissão serial (padrão 9600)
• serial_debug - Ativa a depuração de comandos seriais (padrão false)

• Execute com:

ros2 run serial_motor_demo driver --ros-args -p serial_port:=/dev/ttyUSB0 -p baud_rate:=9600

GUI

• Interface gráfica onde pode-se controlar dois motores de forma independente, por entrada PWM (-255 a 255), definindo assim sua orientação e velocidade.Pode ser acessada com:

ros2 run serial_motor_demo gui

Find_ports

• Isso imprimirá no terminal os caminhos e nomes das portas disponíveis no raspberry PI. Você pode executá-lo com:

  ros2 run serial_motor_demo find_ports
  

Referências

• ROS/Arduino Serial Motor Demo - aqui;
• Aros2duino - aqui;

Montagem

O conteudo relacionado à montagem e os scrips para o Arduino podem ser encontradosaqui. Para um melhor entendimento do circuito, acompanhe a tabela e a figura abaixo:

        TABELA DE LIGAÇÃO

  Arduino      |     Ponte H
  --------------------------------
     5V        |       +12V
  --------------------------------
    GND        |        GND
  --------------------------------
     5V        |        +5V
  --------------------------------
     D3        |        IN2
  --------------------------------
     D4        |        IN1
  --------------------------------
     D5        |        ENB
  --------------------------------
     D6        |        ENA
  --------------------------------
     D7        |        IN4
  --------------------------------
     D8        |        IN3
  --------------------------------
   * Remover jumper do VLogic

Nota de desenvolvimento - Melhorias

• Adicionar botôes Dinâmico e Parar dinâmico que enviam automaticamente os valores para ambos motores, sem a necessidade de apertar o botão enviar o tempo todo.
• Implementar código que escreve envia números de 1 a 7 na porta serial selecionada para comunicar com o projeto scicobot_1-7.
• Implementar código para leitura de dados de algum sensor ligado no Arduino.