基于ros_arduino_bridge的智能小车----硬件篇
基于ros_arduino_bridge的智能小车----下位机篇
（文件系统转自https://www.ncnynl.com/archives/201612/1165.html）
├── README.md
├── ros_arduino_bridge # metapackage (元包)
│ ├── CMakeLists.txt
│ └── package.xml
├── ros_arduino_firmware #固件包，更新到Arduino
│ ├── CMakeLists.txt
│ ├── package.xml
│ └── src
│ └── libraries #库目录
│ ├── MegaRobogaiaPololu #针对Pololu电机控制器，MegaRobogaia编码器的头文件定义
│ │ ├── commands.h #定义命令头文件
│ │ ├── diff_controller.h #差分轮PID控制头文件
│ │ ├── MegaRobogaiaPololu.ino #PID实现文件
│ │ ├── sensors.h #传感器相关实现，超声波测距，Ping函数
│ │ └── servos.h #伺服器头文件
│ └── ROSArduinoBridge #Arduino下位机部分，可以根据自己搭建的下位机进行修改
│ ├── commands.h #定义命令
│ ├── diff_controller.h #差分轮PID控制头文件
│ ├── encoder_driver.h #编码器驱动头文件，定义插脚(pins)
│ ├── encoder_driver.ino #编码器驱动实现, 读取编码器数据，重置编码器等
│ ├── motor_driver.h #电机驱动头文件
│ ├── motor_driver.ino #电机驱动实现，初始化控制器，设置速度
│ ├── ROSArduinoBridge.ino #核心功能实现，
│ ├── sensors.h #传感器头文件及实现
│ ├── servos.h #伺服器头文件，定义插脚，类
│ └── servos.ino #伺服器实现
├── ros_arduino_msgs #消息定义包
│ ├── CMakeLists.txt
│ ├── msg #定义消息
│ │ ├── AnalogFloat.msg #定义模拟IO浮点消息
│ │ ├── Analog.msg #定义模拟IO数字消息
│ │ ├── ArduinoConstants.msg #定义常量消息
│ │ ├── Digital.msg #定义数字IO消息
│ │ └── SensorState.msg #定义传感器状态消息
│ ├── package.xml
│ └── srv #定义服务
│ ├── AnalogRead.srv #模拟IO输入
│ ├── AnalogWrite.srv #模拟IO输出
│ ├── DigitalRead.srv #数字IO输入
│ ├── DigitalSetDirection.srv #数字IO设置方向
│ ├── DigitalWrite.srv #数字IO输入
│ ├── ServoRead.srv #伺服电机输入
│ └── ServoWrite.srv #伺服电机输出
└── ros_arduino_python #ROS相关的Python包，用于上位机，树莓派等开发板或电脑等。
├── CMakeLists.txt
├── config #配置目录
│ └── arduino_params.yaml #定义相关参数，我们需要对此修改才能使用。由arduino.launch调用
├── launch
│ └── arduino.launch #启动文件
├── nodes
│ └── arduino_node.py #python文件,实际处理节点，由arduino.launch调用，即可单独调用。
├── package.xml
├── setup.py
└── src #Python类包目录
└── ros_arduino_python
├── arduino_driver.py #Arduino驱动类
├── arduino_sensors.py #Arduino传感器类
├── base_controller.py #基本控制类，订阅cmd_vel话题，发布odom话题
└── __init__.py #类包默认空文件
进入你的workspace目录下的src目录
cd ~/catkin_ws/src
git clone https://github.com/hbrobotics/ros_arduino_bridge.git
cd ..
catkin_make
实际上，编译完成后并不能直接控制小车，还需要匹配串口，修改设置文件
在ubuntu终端输入
ls /dev/tty*
可以看到你的串口情况，比如我的上位机和下位机就是通过 /dev/ttyUSB0 连接的。
接下来修改配置文件arduino_params.yaml，比如说我的就位于~/catkin_ws3/src/ros_arduino_bridge/ros_arduino_python/config，打开：
# For a direct USB cable connection, the port name is typically
# /dev/ttyACM# where is # is a number such as 0, 1, 2, etc
# For a wireless connection like XBee, the port is typically
# /dev/ttyUSB# where # is a number such as 0, 1, 2, etc.
port: /dev/ttyUSB0 #你要修改的部分，改为arduino板和上位机连接的串口号
baud: 57600
timeout: 0.1
rate: 50
sensorstate_rate: 10
use_base_controller: True #你要修改的部分 改为True
base_controller_rate: 10
# For a robot that uses base_footprint, change base_frame to base_footprint
base_frame: base_link
# === 这部分是车子的参数，比如轮子直径，减速比，编码器信息等，根据你自己的车子来修改
wheel_diameter: 0.146 #你要修改的部分
wheel_track: 0.2969 #你要修改的部分
encoder_resolution: 8384 #你要修改的部分
gear_reduction: 1.0 #你要修改的部分
motors_reversed: True #你要修改的部分
# === PID 部分，控制轮速，修改到车子能够根据命令走直线且速度稳定
Kp: 10 #你要修改的部分
Kd: 12 #你要修改的部分
Ki: 0 #你要修改的部分
Ko: 50 #你要修改的部分
accel_limit: 1.0 #你要修改的部分
# === Sensor definitions. Examples only - edit for your robot.
# Sensor type can be one of the follow (case sensitive!):
# * Ping
# * GP2D12
# * Analog
# * Digital
# * PololuMotorCurrent
# * PhidgetsVoltage
# * PhidgetsCurrent (20 Amp, DC)
sensors: {
#motor_current_left: {pin: 0, type: PololuMotorCurrent, rate: 5},
#motor_current_right: {pin: 1, type: PololuMotorCurrent, rate: 5},
#ir_front_center: {pin: 2, type: GP2D12, rate: 10},
#sonar_front_center: {pin: 5, type: Ping, rate: 10},
arduino_led: {pin: 13, type: Digital, rate: 5, direction: output}
}
给配置文件改个名，改成my_arduino_params.yaml
从github下载的代码中包含对应的arduino mega2560下位机程序，严格按照原作者推荐安装下位机的话就可以直接使用，否则就要做对应修改。如何安装修改另开一篇博客（基于ros_arduino_bridge的智能小车----下位机篇）
新终端，启动roscore
新终端，增加路径到bash
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
新终端，启动节点
roslaunch ros_arduino_python arduino.launch
新终端，发布Twist消息来控制机器人的运行，如：
rostopic pub /cmd_vel geometry_msgs/Twist -r 1 -- '[2.0, 0.0, 0.0]' '[0.0, 0.0, 1.8]'
（由于担心小车移动无法拍照，这里我输入的速度是0）
运行此命令，机器人会原地打转，用如下命令查看odom的信息，此信息会不断的变化
新终端，查看里程
rostopic echo /odom
显然很多人不太喜欢小车的行走信息只是一串串数字，那样看起来太不直观了，幸好ros提供这样的工具rqt_plot，可以图形化显示这些信息，新开一个终端，输入：
rosrun rqt_plot rqt_plot
会出现以下一个窗口，把需要显示的里程计topic输入左上角窗口，例如/odom/pose/pose/orientation就会把这些信息以曲线的形式显示出来，当然这里只是一个使用rqt_plot的例子，位置信息显然不适合这样显示出来，但各位可以修改ros_arduino_bridge的base_controller.py这个文件，将小车的速度以一个话题的形式发布出来，这样也方便大家调节PID参数。
至此机器人已经可以按照Twist消息进行控制，但是使用rostopic pub 为cmd_vel话题发送控制信息显然很麻烦。这里我们改为使用键盘来控制小车。
安装键盘控制程序，可以直接安装在小车的workspace里面
cd ~/catkin_ws/src
git clone https://github.com/Forrest-Z/teleop_twist_keyboard.git
catkin_make
启动小车后，再启动键盘控制：
rosrun teleop_twist_keyboard teleop_twist_keyboard.py
接下来就可以直接使用键盘来控制小车了
新终端，执行：
rqt_graph
接下来我们就能看到节点之间是如何通信的：键盘节点通过/cmd_vel这个话题向arduino节点发送控制信息，从而控制小车。（由于我们没有查看odom话题，就没有显示在下面）
topics（all）
node only
使用键盘发布命令就是代替rostopic pub的作用给cmd_vel发布控制信息，这样就方便了不少，当然这本质上仍然是一个简单的项目教程，就类似ros上的小乌龟教学项目，只不过是实物化了。即使如此，一个ros小车作为平台，是可以进行很多后续项目的开发的，可以说是既简单又重要了。