Jetracer Odometer Kalibration

Falls der Roboter nicht geradeaus fährt wenn man eine gerade Bewegung eingibt, könnte es daran liegen das die Räder beim Aufbau leicht versetzt montiert wurden. Dies kann durch eine Änderung des Fahrtwinkels kompensiert werden. In diesem Tutorial: Robot Odometer Calibration wird beschrieben wie man den Winkel einstellen kann. Außerdem nützlich dafür ist dieser Beitrag: Editing Cfg Files in Linux welcher erklärt wie man eine config Datei in Linux bearbeitet.

Einführung

• Der Roboter kann Kilometerzählerinformationen ausgeben, um zu erfahren, wie weit der Roboter gefahren ist und wie viel er sich gedreht hat. Es kann jedoch zu Fehlern zwischen dem Kilometerzähler und den vom Standardprogramm ausgegebenen Informationen kommen. Der Kilometerzähler kann aber, durch das anpassen von Parametern, so kalibriert werden, das eine höhere Genauigkeit erreicht wird.

Roboter Orientierung kalibrieren

• Verbinden Sie sich mit dem Roboter und öffnen sie ein Terminal. Danach können Sie den folgenden Befehl eingeben, um den Fahrwerksknoten zu aktivieren.
• Der Fahrwerksknoten des Roboters sollte nicht wiederholt aktiviert werden, da dies sonst zu Fehlern führt. Wenn der Fahrwerksknoten nicht geschlossen wurde, brauchen Sie ihn nicht erneut zu aktivieren.

roslaunch jetracer jetracer.launch        #Startet den Fahrwerksknoten

• Drücken Sie „Strg + Alt + t“, um das neue Terminal in der virtuellen Box zu öffnen, und geben Sie den folgenden Befehl ein, um die Tastatur zur Steuerung des Kalibrierknotens zu aktivieren.

roslaunch jetracer keyboard.launch

• Drücken Sie die Taste „I“ auf der Tastatur, um den Roboter vorwärts fahren zu lassen, und beobachten Sie, ob er sich in einer geraden Linie bewegt. Wenn der Roboter zu einer Seite geneigt ist, kann er auf folgende Weise kalibriert werden.
• Öffnen Sie wieder ein neues Terminal und führen Sie den folgenden Befehl aus, um das Tool rqt_reconfig zu starten

rosrun rqt_reconfigure rqt_reconfigure

• Passen Sie den Wert von servo_bias an und ändern Sie den anfänglichen Offset des Servos, bis sich der Roboter in einer geraden Linie bewegen kann.
• Die Anpassung der dynamischen Parameter wirkt sich nur auf den laufenden Effekt zu diesem Zeitpunkt aus, die Parameter werden nicht in der Parameterdatei gespeichert und wirken sich nicht auf den nächsten Startvorgang aus. Die Parameter müssen in der Datei jetracer_ros/cfg/jetracer.cfg angepasst werden.

vi ~/catkin_ws/src/jetracer_ros/cfg/jetracer.cfg

• Ändern Sie die Zeile servo_bias, setzen Sie den fünften Parameter auf den soeben eingestellten Wert und speichern Sie ihn.

Roboter Distanz & Geschwindigkeit kalibrieren

• Das Startprogramm für die lineare Kalibrierung hat den Roboter-Fahrwerks-Knoten bereits standardmäßig gestartet. Bitte schließen Sie den zuvor gestarteten Roboter-Chassis-Knoten und lassen Sie den „Roboter-Master-Knoten“ laufen, da sonst nach der Ausführung des Befehls eine Fehlermeldung angezeigt wird.
• Öffnen Sie ein Terminal im Jetson Nano und führen Sie die folgenden Befehle aus, um das Programm für die lineare Geschwindigkeitskalibrierung zu aktivieren.

roslaunch jetracer calibrate_linear.launch

• Schließen Sie das Programm nach der Aktivierung nicht, sonst wird die Kalibrierungsoption im Befehlsfeld der virtuellen Maschine nicht angezeigt.
• Führen Sie die folgenden Befehle in der virtuellen Maschine aus und öffnen Sie die Schnittstelle zur Konfiguration der dynamischen Parameter. Wenn das Programm für die lineare Geschwindigkeitskalibrierung normal läuft, sehen Sie die Option „calibrate_linear“.

rosrun rqt_reconfigure rqt_reconfigure

• Dabei steht:
  • Test_distance für die Test Distant, der Standard ist 1m.
  • Speed für die lineare Geschwindigkeit des Roboters.
  • Tolerance für die Fehlertoleranz bis wir das Ziel erreichen.
  • odom_linear_scale_correction für die Skalierung des Odometers. Dieser Wert wird solange angepasst bis wir das gewünschte Endergebnis erhalten.
  • Start_test startet die Roboter Kalibration.
• Stellen Sie den Roboter auf den Boden, markieren Sie die Roboterposition, klicken Sie "start_test", sodass der Roboter beginnt sich zu bewegen, warten Sie, bis der Roboter anhält, und messen Sie die Bewegungsdistanz des Roboters. Erfassen Sie das Verhältnis der Bewegungsdistanz geteilt durch die Zieldistanz und multiplizieren Sie odom_linear_scale_correction mit diesem Verhältnis als neuen Parameter. Wiederholen Sie den Test, bis die tatsächliche Bewegungsdistanz 1 m beträgt.
• Wenn z.B. die Bewegung auf 1 m eingestellt ist und der tatsächliche Vorgang 1,2 m beträgt, ist das Verhältnis 1,2, und die odom_linear_scale_correction wird auf 1x1,2 aktualisiert, d.h. 1,2, um den Test erneut zu starten. Wenn der Effekt zufriedenstellend ist, beträgt der lineare Kalibrierungsparameter 1,2. Wenn die tatsächliche Bewegung 1,1 m beträgt, wird die Korrektur odom_linear_scale_correction auf 1,2* 1,1 = 1,32 aktualisiert. Wiederholen Sie diesen Vorgang, bis Sie mit dem Endergebnis zufrieden sind.

• Geben Sie den folgenden Befehl in jetson nano ein, öffnen Sie die Datei catkin_ws/src/jetracer_ros/launch/jetracer.launch und ändern Sie den Wert von linear_correction auf den Kalibrierungsparameter odom_linear_scale_correction, den Sie soeben bei der Kalibrierung erhalten haben. Starten Sie die Kalibrierungsprozedur erneut, um zu prüfen ob der Roboter tatsächlich eine Strecke von 1 m fährt.

vi ~/catkin_ws/src/jetracer_ros/launch/jetracer.launch       #Modifiziert die Kalibrations Parameter

Kurven Geschwindigkeit kalibrieren

• Since the rotation angle of the servo is not equal to the steering angle of the tire, we need to collect the steering angle of the tire under different servo angles, and then use a polynomial to fit the relationship between the two.
• The calibration process of the servos is more complicated. If the requirements are not high, you can skip this step and not re-calibrate.
• The following trinomial fitting is used in the program, where x represents the steering angle of the tire, y represents the rotation angle of the servo, and servo_bias is the linear calibration parameter. Under normal circumstances, this item should be 0. a,b,c, and d are fitting parameters.

y = a*x^3 + b*x^2 + c*x + d + servo_bias.

• Before calibrating, you need to unplug the motor wire to keep the motor in a free state. At the same time, it is necessary to modify the parameters so that the servo can directly control its steering, that is, y = x. Therefore, a, b, d, servo_bias are all set to 0, and c is set to 1.
• Open the jetracer_ros/cfg/jetracer.cfg file and set servo_bias to 0. Modify the servo_bias line, modify the fifth parameter to 0 and save it.

vi ~/catkin_ws/src/jetracer_ros/cfg/jetracer.cfg

• Open jetracer_ros/launch/jetracer.launc file and set "coefficient_a, coefficient_b, coefficient_d" to 0, and set coefficient_a to 1.

vi ~/catkin_ws/src/jetracer_ros/launch/jetracer.launch

• Connect the robot by SSH, open the terminal, and enter the following commands to enable the chassis node of the robot.
• Do not enable the chassis node of the robot repeatedly, otherwise it will be in error. If you have not close the chassis node, you do not need to enable it again.

roslaunch jetracer jetracer.launch      #Start the robot chassis node

• Enable the topic publishing function by the command of "rqt_publisher" in the virtual machine, choose "/cmd_vel" to add more topic information.

rosrun rqt_publisher rqt_publisher

• Set the value of "/cmd_vel.augular.z" as -1 and publish. Turn the servo to left and push the JetRacer slowly. Test the turning diameter of the car and record it.
• Set /cmd_vel.augular.z to [-1, -0.9, -0.8, -0.7, -0.6, -0.5, -0.4, -0.3, -0.2, -0.1, 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1], and measure and record the turning diameter of the car at different values.
• Open the program in the virtual machine, and replace the turning diameters at different angles with the actual data just obtained, where the R array is the actual turning diameter, and the corresponding steering gear angle is the y array.

vi ~/catkin_ws/src/jetracer_ros/scripts/servo_calibratin.py

• Run the following command to calibrate the servo.

python ~/catkin_ws/src/jetracer_ros/scripts/servo_calibratin.py    

• After the program runs, the fitting curve is shown in the figure below, the red line is the fitting result, and the green line is the collected data.

• After the program runs, the output result is shown in the following figure;

• The last line is the fitting parameter, corresponding to the parameters a, b, c, and d, respectively.
• Save parameters to the startup file.

vi ~/catkin_ws/src/jetracer_ros/launch/jetracer.launch

• The output in the program is scientific notation and needs to be converted to floating point numbers before saving it to a file.

• After normal calibration, the car should be able to drive in a straight line, and servo-bias is directly 0 without modification. If the car travels in a straight line, you can slightly adjust the servo-bias parameter or directly adjust the d parameter.