UGV Rover Jetson Orin ROS2
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产品介绍
UGV Rover Jetson Orin ROS2 Kit 是一款六轮四驱架构,基于 ROS2 的开源移动机器人。采用大小脑架构设计,ESP32 主控模组的下位机负责电机 PID 控制、IMU 传感器控制、OLED 屏幕控制、舵机控制、灯光开关控制等,分担计算负载的同时为上位机节省 IO 资源以及提供高效的通信接口,上位机使用 Jetson Orin Nano,确保实现高阶算力和指定策略等高级功能。
机器人机身结构采用2mm厚度的全铝合金外壳,结构强度高、耐用性好。采用软质防滑橡胶轮胎,搭配 4 个带编码器减速电机,实现闭环速度控制,有效防止震动,实现出色的运动性能,最高速度可达 1.3m/s。内置 3S 锂电池 UPS 供电模块,提供了强劲而持久的动力,支持边充电边使用,满足长时间的开发和使用需求。
Jetson Orin Nano 搭配 USB 摄像头,通过高帧率低延时的摄像头实时画面,用户可以享受流畅的视觉体验,并且可以通过拍照和录像等功能捕捉到不同的精彩瞬间。此外,机器人的多种信息反馈——包括电池电压、CPU使用率等,都通过 WEB 应用实时显示,使得用户可以实时监控机器人的状态。
机器人的视觉系统配备了一个 2 自由度的大扭矩灵活云台和一个 160° 超广角的 500 万像素摄像头,为用户提供了宽广的视角和灵活的观察角度、以及多样的 AI 机器视觉功能。云台旁的高亮度 LED 聚光灯保证了在光线不足的环境下也能清晰使用。此外,通过鱼骨导轨的设计,用户可以轻松扩展更多战术配件,进一步增强了机器人的功能性。
基于 ROS2 机器人操作系统,搭载激光雷达和深度摄像头,能够实时构建二维地图和三维建模,辅助机器人进行路径规划和自主导航。利用大规模语言模型技术,用户可以通过自然语言对机器人进行控制,提升人机交互体验。通过 WEB 应用控制台,用户能够直接控制机器人,轻松进行任务管理与实时调试。同时,Gazebo 仿真环境为开发者提供了虚拟测试平台,在真实部署前确保系统稳定性。
为了让用户能够充分利用这款机器人的潜力,我们提供了丰富的文档和教程,包括 JupyterLab 的 WEB 应用以及 ROS2 功能文档。无论是机器人技术的初学者还是经验丰富的开发者,都可以通过这些资源一步一步地深入了解、学习和创造。
产品特性
- 高效的大小脑架构:下位机主控为 ESP32,负责精确的电机 PID 控制和多种传感器读取,上位机 Jetson Orin Nano 提供高阶算力,双层架构让机器人运行更高效。
- 开源代码:上位机基于 Ubuntu 22.04 开发,ROS2 功能基于 Humble 版本进行开发,WEB 应用基于 Flask、Python 语言,软件平台全部开源,便于用户学习和二次开发。
- 丰富的教程资源:提供丰富的 JupyterLab 交互式教程、图文教程、视频教程和 ROS2 功能教程,从入门功能到高级功能,用户可以边看教程边学习如何控制机器人,降低小白的机器人技术学习曲线。
- 视角广泛:配备2自由度大扭矩灵活云台,提供横向 360° 全方位广阔的观察角度;搭配一个 160° 超广角的 500 万像素的摄像头,捕捉到更广泛的画面。
- 机器视觉功能:集成了颜色、物体、手势识别,人脸、运动检测等机器视觉功能,可扩展为更多应用。
- 丰富的交互方式:实时视频流、数字变焦、拍照、录像等功能,且 WEB 应用实时视频功能和画面上显示的机器人信息,提高用户交互体验。
- 跨平台远程控制:支持实现跨平台远程控制,无需安装APP,可根据教程使用蒲公英、Cpolar、LocalTunnel等方案进行超出局域网范围的远程控制。
- 可扩展性:结构上配有一个扩展平面和鱼骨导轨,方便扩展其它战术配件;硬件上,LED 灯接口有剩余的,可用于扩展水弹枪等其它外设,产品还可扩展 4G、5G 模块,方便用户实现更多的可能性。
- 结构耐用:2mm 厚度的全铝合金外壳,提供了卓越的结构强度和耐用性。
- 高性能驱动电机:配备四个带编码器减速电机,实现闭环速度控制,最高速度可达 1.3m/s,提供强劲动力。
- 全驱与高品质轮胎:采用四轮驱动系统,搭配软质防滑橡胶轮胎,确保机器人在各种地形上都有良好的抓地力和稳定性。
- 长续航力:采用 3S 锂电池 UPS 供电系统,支持边充电边使用,确保了长时间的续航能力。
产品组装
该部分组装教程主要包括两个方面,第一是型号名中为 ACCE 版本的产品安装 Jetson Orin 以及oak相机和雷达的教程,第二是安装锂电池的教程。
产品基础使用
使用前注意事项
使用前请务必了解以下内容:
- 该产品出厂未安装好锂电池,需要客户自行安装好 3 个 18650 锂电池才可以正常使用。购买 ACCE 型号的客户需要自备 Jetson Orin Nano 主板,且安装好 Jetson Orin Nano 后才可正常使用;海外版的客户需要自行购买 3 颗 18650 锂电池,推荐使用 2200mA 或以上容量,放电倍率 4C 的 18650 锂电池。这两个安装教程请参考【产品组装】。
- 首次接上电池需注意电池模块上是否有 LED 灯亮,如果 LED 灯亮则表示电池的正负极接反,电池未接反不会有 LED 灯亮,请检查并确保电池未接反。电池接反的情况下禁止充电,否则有几率引起爆炸。
- 该产品不能受到剧烈的撞击,且不防水。
首次使用
产品出厂带有的 Jetson Orin Nano 是带有已经配置好软件和 ROS2 功能的硬盘,给产品开机即可使用。
确保已安装好 3 节锂电池,首次使用需要先使用配置的 12V 5A 电源线接入到产品的电源接口中,打开电源开关后产品会进行初始化,OLED 屏幕会显示初始化的一系列内容;Jetson Orin Nano 在开机的过程中会自动建立一个热点,并且在项目主程序自动运行后会将 IP 地址显示在 OLED 屏幕上,开机完成后 OLED 屏幕显示的内容含义如下:
- 第一行 E:网口的 IP 地址,可以用来远程连接 Jetson Orin Nano;No Ethernet 表明此时 Jetson Orin Nano 上无网线接入。
- 第二行 W:AP 模式下建立热点后,会显示默认 IP 为 192.168.50.5;STA 模式下连接到已知 WIFI 所分配的 IP 地址;显示出的 IP 地址可以用来无线连接 Jetson Orin Nano。
- 第三行 F/J:网络端口号,5000 用于访问产品主程序控制页面,8888 用于访问 JupyterLab 页面;
- 第四行 AP 表示此时 WIFI 处于 AP 模式下,时间表示设备的使用时长;以 dBm 为单位的数值表示 WIFI 处于 STA 模式下的信号强度 RSSI。
Jetson Orin Nano 开机后,
- 若产品没有连接到已知 WIFI,则会自动建立热点,用手机/电脑连接该产品自动建立的热点,热点名称为 AccessPopup,热点密码为 1234567890,连接好后打开浏览器,输入 AP 模式下 设备默认的 IP 地址(该地址会在 OLED 屏幕上的 W 行处显示),即在网址栏中输入 192.168.50.5:5000 访问产品主程序的 WEB 控制界面。
- 若产品连接到已知 WIFI,则可以通过访问Jetson Orin 的 IP 地址:5000 来访问产品主程序的 WEB 端控制界面。例如:192.168.10.156:5000。
注意:访问的设备要与 Jetson Orin 设备在同一个局域网下才可访问成功。
网络配置
初次配置 WIFI 时,需要准备网线或者 USB 数据线,使用 USB 数据线时还需要准备一台电脑。
打开终端前的操作:
- 网线:产品开机后,连接网线,OLED 屏幕上面会自动显示出来网线的 IP,在 E 后面的 IP 就是有线 IP,E代表 eth0,在浏览器中输入这个 IP 地址:8888, 打开 jupyterLab,接着打开 Terminal
- USB 数据线:Jetson 的 Micro USB 口有默认 IP 地址 192.168.55.1, 没有屏幕的用户可以通过 ssh 远程 Jetson Orin Nano 操作:
- 给产品开机后,用一条 USB 数据线将 Jetson Nano 的 Micro USB 口连接到电脑
- 用 Putty 或者 MobaXteram 软件 ssh 192.168.55.1 IP 地址远程登录 Jetson Nano
- 出厂 Jetson Orin Nano 系统的默认用户名和密码均为 jetson
登入终端后,初次配置 WIFI 连接到已知热点,需要关闭正在后台运行的 AccessPopup 循环扫描任务,先浏览到 AccessPopup 的文件夹:
cd ugv_jetson/AccessPopup/
运行 AccessPopup 配置脚本:
sudo chmod +x installconfig.sh sudo ./installconfig.sh
输入 7,回车,卸载 AccessPopup,(当它连接已知 WIFI 后,后续你需要 Jetson 再自动建立热点可以执行相似的步骤,但是选择 1 安装 AccessPopup,然后它开机时就可以自动建立热点了)。
等待卸载完成,按任意键退出,再输入 9,回车,退出 AccessPopup。
确保 WIFI 处于开启状态:
sudo nmcli r wifi on
列出周围的已知 WIFI 网络:
sudo nmcli d wifi list
连接到已知 WIFI:
sudo nmcli d wifi connect <my_wifi_ssid> password <my_wifi_password>
你需要根据自己的情况,将上面的 <my_wifi_ssid> 和 <my_wifi_password> 替换为自己的热点名称和密码,例如:sudo nmcli d wifi connect wifi_name password 1234567890
产品教程目录
产品上位机使用
- 01 JupyterLab 基础和机器人介绍
- 02 Python 底盘运动控制
- 03 云台控制和 LED 灯控制
- 04 OLED 屏幕控制
- 05 在 JupyterLab 中构建 UI 界面
- 06 获取底盘反馈信息
- 07 使用 JSON 指令控制下位机
- 08 下位机 JSON 指令集
- 09 开机自动发送指令
- 10 播放音频文件
- 11 文字转语音 (TTS)
- 12 使用 Flask 实现低延时图传
- 13 在 Jupyter Lab 中显示实时画面
- 14 延时摄影
- 15 OpenCV 运动检测
- 16 通过按键控制拍照
- 17 OpenCV 人脸识别
- 18 基于 DNN(深度神经网络)的物体识别
- 19 基于 OpenCV 的颜色识别
- 20 基于 OpenCV 的颜色追踪
- 21 基于 OpenCV 的巡线自动驾驶
- 22 基于 MediaPipe 的手势识别
- 23 基于 MediaPipe 的人脸识别
- 24 基于 MediaPipe 的姿态检测
- 25 简易的 WEB 应用
- 26 主程序架构介绍
- 27 YAML 配置文件设置
- 28 Crontab 开机自动运行脚本
- 29 自定义命令行功能
- 30 WEB 命令行应用
产品 ROS2 使用
- UGV Rover Jetson Orin ROS2 1. 准备工作
- UGV Rover Jetson Orin ROS2 2. RViz 查看产品模型
- UGV Rover Jetson Orin ROS2 3. 使用手柄或键盘控制
- UGV Rover Jetson Orin ROS2 4. 基于激光雷达的二维建图
- UGV Rover Jetson Orin ROS2 5. 基于深度相机的三维建图
- UGV Rover Jetson Orin ROS2 6. 自动导航
- UGV Rover Jetson Orin ROS2 7. 导航与 SLAM 建图
- UGV Rover Jetson Orin ROS2 8. Web 端自然语言交互
- UGV Rover Jetson Orin ROS2 9. Web 端控制工具
- UGV Rover Jetson Orin ROS2 10. 指令交互
- UGV Rover Jetson Orin ROS2 11. Gazebo 仿真调试
产品初始化
烧录镜像
注意:该部分内容不是必须操作的,产品更新了系统镜像或者需要将产品的上位机恢复至出厂的系统镜像这两种情况下才需要重新给树莓派烧录镜像。
树莓派官方开发了一款图形 SD 卡写入工具为 Raspberry Pi Imager,适用 Windows、Mac OS 和 Ubuntu 等操作系统;
它会自动下载图像并将其安装到 SD 卡中,也可以使用它将其它系统镜像安装到 SD 卡中,点击 Raspberry Pi Imager 官网链接,下载最新版本的 Raspberry Pi Imager 并安装它。
器件准备
产品的配件包清单中含有以下两个器件:
- SD 卡读卡器
- 至少 8GB 的 SD 卡
镜像准备
下载好需要烧录的镜像,下载链接:UGV_Rover_Jetson镜像 提取码:WXDZ
操作步骤
1. 首先使用 SD 卡读卡器将 SD 卡连接至电脑,打开 Raspberry Pi Imager,点击“CHOOSE DEVICE”选择树莓派设备。
2. 根据您手中产品的树莓派型号进行选择,不进行选择也可以。本次产品使用到的设备是树莓派 4B,因此这里选择“Raspberry Pi 4”。
3. 接着点击“选择操作系统”来选择要烧录的操作系统镜像。
4. 在系统镜像选择界面划至最底下,点击“Use custom”来选择前面下载的配置好的镜像。
5. 接着点击“选择SD卡”来选择要烧录系统的 SD 卡。
6. 上述选择全部选择好后,点击“NEXT”。会弹出一个自定义设置对话框,选择“编辑设置”来进行用户名和 WiFi 配置。
7. 首先先在“GENERAL”这一栏中设置用户名和 WiFi,如下图所示勾选。用户名和密码都需要设置为 ws,如果有改变,则会导致树莓派开机后该产品的项目程序无法正常运行。WiFi 配置需要改成自己的热点名和热点密码,且 WiFi 国家选择为 CN。
8. 接着在“SERVICES”开启 SSH 服务,这样后可以使用 SSH 连接来远程控制您的树莓派系统。至此,设置好后,点击保存,会弹出 SD 卡上的数据都会被删除,选择“是”。
9. 开始烧录镜像,等待一段时间烧录完成后,Raspberry Pi Imager 会自动弹出 SD 卡,取下 SD 卡插入到产品的树莓派中。打开产品上的电源主开关,树莓派加载 SD 卡中的镜像会反复重启几次,等待两三分钟后就能正常开机。
资料下载
尺寸图纸
STEP 模型
ROS2 开源项目
- 项目地址:UGV Rover ROS2 功能包
产品开源程序
技术支持
联系人:方工
EMAIL:2355742825@qq.com
QQ:2355742825
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