Differential-drive Mobile Robot Controller with ROS 2 Support

Elektron Pub Date : 2023-12-15 DOI:10.37537/rev.elektron.7.2.184.2023

Gustavo Albarran, Juan Nicolodi, Dante Ruiz, Diego Gonzalez-Dondo, Gonzalo Perez-Paina

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Abstract

Los robots conocidos con el nombre de AMR (Autonomous Mobile Robots) se utilizan en la logística interna en muchos tipos de industrias y sectores de la producción. Este tipo de robots sustituyen a los tradicionales AGVs (Automated Guided Vehicles) en los cuales el camino a seguir está definido previamente y no tienen la capacidad de elegir un camino diferente. Por otro lado, los AMRs resultan más flexibles, seguros y precisos, debido a la incorporación de tecnologías que hasta hace poco estaban reservadas al ámbito de la investigación, tales como: navegación autónoma, sistemas de visión por computadoras, tecnología de SLAM (Simultaneous Localization and Mapping), entre otras. Muchas de estas tecnologías se implementan utilizando ROS (Robot Operating System). ROS es un conjunto de bibliotecas de software y herramientas de código abierto y libre para el desarrollo de aplicaciones de robots, cuya nueva versión ROS 2 tiene como uno de sus objetivos ser aplicable a entornos de producción. El presente trabajo describe el desarrollo de un controlador para robots de tracción diferencial tipo AMR con soporte para ROS 2 utilizando la implementación para sistemas embebidos micro-ROS. Este controlador es la evolución de una versión anterior utilizada en diferentes robots por más de 10 años en el CIII (UTN). Vale aclarar que este trabajo está enfocado principalmente en el desarrollo de hardware. Sin embargo, se han realizado algunas pruebas preliminares de software, principalmente, para evaluar el correcto funcionamiento del controlador de tracción diferencial. En primer lugar, se definen los requerimientos de diseño y se selecciona un microcontrolador con soporte nativo para micro-ROS. Luego se describe el desarrollo de cada etapa del controlador, tales como: la alimentación, la comunicación USB, el sensado de tensión de batería, el puerto de depuración y el diseño final del PCB. Por último, se hace mención a las pruebas iniciales de software que permiten verificar el correcto funcionamiento del controlador y las mejoras respecto a la versión anterior.

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支持 ROS 2 的差动驱动移动机器人控制器

被称为 AMR（自主移动机器人）的机器人被用于多种类型工业和生产部门的内部物流。这些机器人取代了传统的 AGV（自动导引车），因为传统的 AGV 路径是预先确定的，它们无法选择不同的路径。另一方面，AMR 更灵活、更安全、更精确，因为它采用了直到最近仍被保留用于研究的技术，如：自主导航、计算机视觉系统、SLAM（同步定位和绘图）技术等。其中许多技术都是通过 ROS（机器人操作系统）实现的。ROS 是一套用于开发机器人应用的免费开源软件库和工具，其新版 ROS 2 的目标之一是适用于生产环境。本作品介绍了 AMR 差速牵引机器人控制器的开发情况，该控制器支持 ROS 2，采用微型 ROS 嵌入式系统实施。该控制器是在 CIII（UTN）不同机器人中使用了 10 多年的前一版本的演进。值得说明的是，这项工作主要侧重于硬件开发。不过，也进行了一些初步的软件测试，主要是为了评估差动牵引控制器的正确操作。首先，确定了设计要求，并选择了一个支持微型遥控系统的微控制器。然后，介绍了控制器各阶段的开发情况，如：电源、USB 通信、电池电压检测、调试端口和最终的 PCB 设计。最后，还提到了初始软件测试，这些测试可验证控制器的正确运行以及与前一版本相比的改进。

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