UGV Rover PT ROS2 Pi Kit 使用教程
产品介绍
UGV Rover 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，上位机使用树莓派 4B 或树莓派5，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。
树莓派 4B/5 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，上位机树莓派 4B 或 5 提供高阶算力，双层架构让机器人运行更高效。
- 开源代码：上位机基于最新版的树莓派系统（Debain Bookworm）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 树莓派 4B/5 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树莓派主板，还需安装好树莓派后才可正常使用；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 SD 卡是带有已经配置好软件和 ROS2 功能的镜像，将 SD 卡插在树莓派上即可使用。
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；树莓派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，可以用来远程连接树莓派；No Ethernet 表明此时树莓派上无网线接入。
- 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树莓派。
- 第三行 F/J：网络端口号，树莓派主程序运行的情况下，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。
树莓派开机后，
- 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，则可以通过访问树莓派的 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：访问的设备要与树莓派设备在同一个局域网下才可访问成功。
网络配置
如果您想要连接到您自己的 WIFI 网络的话，这部分内容会介绍如何网络配置。网络配置是需要进入到 JupyterLab 页面去配置的，有两种打开 JupyterLab 页面的方式：
- 可以通过主程序的控制界面中的
按钮，点击即进入 JupyterLab 页面； - 可以通过访问设备的 IP 地址:8888 进入 JupyterLab 页面。产品出厂开机默认的是 AP 模式，因此在网址栏中输入 192.168.50.5:8888 即可打开 JupyterLab 页面。
初次连接到已知 WIFI
一般产品配置好的镜像默认的 WIFI 模式都是 AP 模式，初次要切换至 STA 模式连接到已知 WIFI 有以下的步骤：
1. 进入 JupyterLab 页面后，点击页面下方的 Terminal，输入以下指令回车进入项目文件夹。
bash
2.可以看见当前的位置为 ~/ugv_rpi，接着进入 WIFI 配置工具的文件夹，输入以下指令后回车。
cd AccessPopup/
3. 给 AccessPopup 文件夹下的 WIFI 配置脚本增加可执行权限，输入以下指令后回车。
sudo chmod +x installconfig.sh
4. 运行 WIFI 配置脚本，输入以下指令后回车。
sudo ./installconfig.sh
5. 运行脚本后显示如下界面，这里要设置连接到已知 WIFI，因此输入 5 后回车进行新的 WIFI 连接设置。
6. 接着会跳转至添加或编辑 WIFI 网络界面，等待一会，此页面会输出当前设备附近的 WIFI 名，如下所示，每一个 WIFI 前都有一个序号，输入要连接的 WIFI 序号后回车。
7. 接着输入要连接的 WIFI 密码，回车后，该产品会连接到设置的 WIFI 热点。连接成功后，可以在产品的 OLED 屏幕上看见 W 行的 IP 地址变化。
8. 由于 IP 地址的变化，因此 JupyterLab 页面要重新用当前 OLED 屏幕上 W 行的 IP 地址进行访问。该产品连接成功后处于 STA 模式，进入 JupyterLab 页面后还是之前的界面，如下所示，按任意键继续。
9. 最后输入 9 后回车即可退出 WIFI 配置脚本。
连接已知 WIFI 成功后，如果此后产品开机运行时脱离了已知 WIFI 的范围，则该产品会自动建立热点，热点默认的情况下依然是 AccessPopup。
切换 WIFI 模式
- STA 模式切换至 AP 模式
在连接已知 WIFI 的情况下，要让设备切换至 AP 模式建立热点，打开 JupyterLab 页面的 Terminal，输入 bash 进入项目文件夹下，再输入以下指令来建立热点。
sudo accesspopup -a
- AP 模式下再重新切换至 STA 模式
在已经进行过已知 WIFI 配置后，要让设备从 AP 模式切换至 STA 模式，输入以下指令来重新连接到已知 WIFI。
sudo accesspopup
注：只要是切换了 WIFI 模式，产品主程序的控制界面和 JupyterLab 页面的 IP 地址都要相对应地刷新才能访问。
删除已知 WIFI
- 打开 JupyterLab 页面的 Terminal，输入 bash 进入项目文件夹下。
- 输入以下指令来查看所有网络连接的信息。
nmcli connection show
- 输入以下指令进行已知 WIFI 的删除，需要将下述指令中的<connection_name>替换为需要删除的 WIFI 名称。
sudo nmcli connection delete <connection_name>
注：如果您删除的是当前设备所连接的已知 WIFI，则删除后该产品会自动建立热点，热点默认的情况下依然是 AccessPopup，访问 JupyterLab 页面的 IP 地址要刷新才能接着使用。
SSH 服务开启
如果您烧录的是方法一的镜像，可以根据这部分内容开启 SSH 服务。SSH 服务仍然可以进入到 JupyterLab 页面去开启的，有两种打开 JupyterLab 页面的方式：
- 可以通过主程序的控制界面中的
按钮，点击即进入 JupyterLab 页面； - 可以通过访问设备的 IP 地址:8888 进入 JupyterLab 页面。如果您烧录的是方法一的镜像，产品默认的还是 AP 模式，因此在网址栏中输入 192.168.50.5:8888 即可打开 JupyterLab 页面。
1. 进入 JupyterLab 页面后，点击页面下方的 Terminal，输入以下指令回车进入项目文件夹。
bash
2. 在该终端中输入以下指令，使用 raspi-config 官方配置工具开启 SSH 服务。
sudo raspi-config
3. 进入 raspi-config 工具中用键盘方向键上下选择到“Interface Options”，按 Enter 回车键。
4. 选择“SSH”后，按 Enter 回车键。
5. 选择“Yes”启用 SSH 服务。
6. 启用 SSH 服务后，方向键左右选择“Finish”完成后退出，输入“sudo reboot”进行系统重启。
产品教程目录
资料下载
3D 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
周一-周五（9:30-6:30）周六（9:30-5:30）
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