终极DIY打造Jetson拉力赛车全过程(1)

本文作者为kangalow,由Jetsoner开发者论坛版主xID翻译

本文中的圆括号内的内容均为译者注释,方括号内的内容为原文作者注释

本文是“复杂环境下的阿克曼转向(梯形转向)机构式快速自主竞速机器人(Rapid Autonomous Complex-Environment Competing Ackermann-steering Robot)”或简称为“RACECAR”制作攻略的第一篇。RACECAR基于NVIDIA Jetson 开发套件和Traxxas遥控拉力赛车底盘。在这部分中,我们将会进行Traxxas拉力赛车的开箱介绍并对我们所需要完成的首要任务进行一个大体的介绍。

RACECAR 背景

你可以回顾一下我们去年十月的一篇2015赛季的、MIT(麻省理工学院)的RACECAR 的攻略文章(此文连接目前已失效)。

RACECAR在MIT被用作教授控制理论的研究平台。在此简要的重新复述一下,RACECAR是一个自主目标追索机器人,它使用一架Traxxas拉力遥控赛车作为底盘,一台Jetson TK1作为车载计算机,另外还包括LIDAR(激光测距仪)单元、摄像头、以及IMU(惯性测量单元)在内的多个探测器作为导航设备。该机器人使用机器人操作系统(Robot Operating System [ROS])作为控制软件。在2016年,MIT将会提出一个升级版的车型级别,其使用 Jetson TX1作为车载计算机,并在感应组件中增加3D摄像头。

基本的概念很有意思,使用现成的零售遥控赛车底盘并把它改成一个机器人平台。另外一个有趣的想法就是这台遥控车使用的是阿克曼转向(梯形转向)机构,这一点完全仿照自全尺寸汽车。众所周知,大多数的机器人都是基于差速式的转向方式来设计的。这种差速式的转向方式,比如推土机和坦克是通过以不同的速度(或方向)来转动它们的履带而改变方向的。当然这种机械结构对履带而言自然是没有问题,轮式也可以使用,比如JetsonBot既是如此。如果我们想要做一辆自行驱动的车辆,那么我们还需要针对路径规划算法来考虑一下这两种方式的基本差异。

Traxxas 拉力赛车制作攻略

使用成品遥控车的主要好处就是它提供了一个已在严酷环境之下身经百战、久经考验的底盘,而且机械机构相对简单。

但这并不意味着它们不够快!Traxxas拉力赛车以自身为证,它是一辆出色的赛车,原厂最高速度约为每小时40英里 [每小时65公里],或者在配备一个更轻、能量更高的电池的情况下可以达到每小时约60英里[每小时100公里]。

Traxxas拉力赛车的开箱有个提示:把它从箱子里拿出来时要正面朝上。不要问我是怎么知道的。包装车壳的没封口的塑料袋被四个卡子固定在车壳上。打开车壳就可以看到底盘了。这张图片就是拆开包装后的车体拿下车壳之后的样子:

Traxxas 拉力赛车底盘

在Traxxas 拉力赛车内部有五个电子子系统:电池、无刷电机、电子速度控制器[或称为ESC],无线电接收器以及转向伺服器。从概念上说,这是一辆最小化的真车,有行走和带制动的转向装置,也许还应该有制动与传动子系统,不过这也不错了。

为了将Traxxas拉力赛车转变成一个(有自动行动能力的)机器人,还需要对两个方面加以控制:转向部分和电机部分。转向由一个伺服器来控制,所有首要的尝试就是利用Jetson使用一个脉冲调制伺服驱动器(Pulse Width Modulation [PWM] servo driver)来对伺服器进行控制。点击通过ESC(电子速度控制器)来控制,它似乎也是通过PWM来实现控制的。在Jetson RACECAR 项目中这两个部分是要最先着手开始实施的。

项目理念

MIT会在几个月之后将他们的RACECAR计划开源。这项计划的目标之一就是让他们的这部车能够被复制。同时,完整MIT规格的RACECAR也不能太贵。(因为)单独一个2D激光测距仪– Hokuyo UST-10LX这么一个组件就价值大约1750美元。

考虑到这些,就会有一系列的令人关注的问题和挑战。探测器组件的质量和成本对车辆的性能会有怎样的影响?是用多个便宜的探测器更好,还是只用少数几个高质量的探测器更好?用在车上的CPU也是个问题,使用Jetson TX1 还是 Jetson TK1?针对固定的预算,是把钱花在探测器、电脑上还是还有什么其他的更好的替代方案?这些“功能”确切的最小化配置是什么?某个价位上的配置又是怎么样的?比如说1000美元?赛车场上有句老话:“有受不了的速度,没有受不了的成本。”对于机器人和机器人竞速也同样适用。剩下的其他部分就是需要掌握了解各个部件本身。

完整的将整套装置的软硬件都做出来是个大工程,(不过)如果你不亲自去干这些脏活累活,你就不会有太大收获。比如说,我们了解控制伺服器并将它整合到RACECAR 的过程应该是很有趣的,而且是直观又直接的。如果并非如此,那更好,因为我们也从这个项目或是这样的现实中吃了一堑长了一智!

那么闲言少叙,看一下视频,并期待我们明天的续集吧!

视频内容

原文发布于微信公众号 - 吉浦迅科技(gpusolution)

原文发表时间:2016-09-01

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