Epuck2机器人——Pi-puck开发实践

Epuck2机器人是一款最新的科研教学实践使用的多功能移动机器人。由EPFL和GCtronic两个机构合作研发生产。

这款机器人的全貌如上图所示，主控芯片是STM32F4，具备蓝牙、WIFI等通信功能。
详情请参见官网：Epuck2科研教学机器人详细资料官网

由于这款机器人是从国外进口，价格比较贵（10000RMB/台），因此需要开发使用的代价成本较高。而且开发IDE采用的是基于C语言的Eclipse集成软件，非常不友好，开发效率低下，因此我们可以考虑采用Pi-puck扩展版来提升系统开发性能。（注：Pi-puck系统购买价格也比较贵：3000RMB/款）

首先，对于Pi-puck款展板基本介绍：

主控制器是Raspberry Pi zero W(rPi) 这款树莓派型号。采用2IC通信模式与Epuck2小车底层设备进行通信连接。在安装过程中，我们要注意以下几个步骤：
【1】 需要用USB线，连接上Epuck2小车和电脑PC端，然后将Epuck2上面的挡位选择在第8挡位，然后打开下载文件的程序 program.bat，将固件e-puck2-main-processor_extensin.elf（07.06.19）这个文件下载到Epuck2的处理器当中。（这个过程对于刚开始使用Epuck2的初学者来说有点复杂，那我就尽量写清楚一些）

下载Epuck2固件库更新的软件是在这个连接里面的Firmware update部分 里面的内容包括这几个文件。

这个用来连接Epuck2底层和树莓派的e-puck2-main-processor_extensin.elf（07.06.19） 软件就在官网里面有。（注意！！.elf文件就是可执行的文件，而且一次只能有一个.elf固件库可执行文件存在）

【2】 当显示下载成功之后，就必须将挡位设置到第10这个位置，因为这个是专门用来连接Pi-puck软件的。

【3】 进行基本硬件的组装。（一般来说这个供货商的技术人员应该会帮你做好这些工作，但是其他配件就要自己准备好）
先给大家看一下Epuck2+Pi-puck实物图:

非常小巧，但是又非常昂贵。注意这个树莓派系统没有网线接口，只有mini的HDMI转接口，因此为了开发便捷，我们需要额外再购买一个miniHDMI转标准的HDMI接口。具体如下图所示

最后还有买一台显示器，可以清楚查看树莓派系统的内部配置，同时也方便终端操作。为了方便鼠标、键盘直接对树莓派系统进行操作，我们还需要额外购买一个USB扩展口，因为官方配发的Pi-puck上面只有一个USB口，显然是不够用的。

【4】 完成以上基本配置之后，我们最后进行环境基本配置。

环境配置的基本过程（重点）

【1】在Epuck2的Pi-puck端：
首先，需要对Pi-puck进行联网操作。具体过程为：找到/etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant-wlan0.conf这个路径。笔者试过如果直接双击打开这个文件进行更改，无法保存。这时我们需要动用系统的权限！！在终端输入cd /etc/wpa_suppicant/定位到这个路径下之后，我们再利用sudo vi wpa_supplicant-wlan0.conf打开编辑这个软件，然后按Shift+i进入编辑界面，修改如下图所示的两个地方，然后重启树莓怕，这样你的Pi-puck就可以上网了。

接着需要明确的是，在Pi-puck端，我们需要在/home目录下下载Pi-puck文件具体操作方式： 直接在终端输入git clone https://github.com/gctronic/Pi-puck 即可。

然后在终端输入sudo ifconfig查看当前的网络ip地址（一般是wlan0这个局域网网址）。

在终端继续输入vim .bashrc文件，修改ip地址，具体方式是：进入vim编辑的插入模式，然后把<1>export ROS_IP = raspberry-ip <2>export ROS_MASTER_URI = http：// raspberry-ip：11311 这两两个语句写入文件的最末尾处，然后再保存退出，

然后使用source .bashrc使得设置网络生效。注意：raspberry-ip就是刚才查询到的ip网络地址，而且在这里设置了Pi-puck为MASTER对象。

在终端运行./i2c_enable使得i2c通信使能。

最后，使用roslaunch epuck_driver_cpp epuck_controller.launch epuck_id:='4485' 这个语句打开Epuck2的Pi-puck中的ROS进程，从而可以控制小车的移动了。注意：这个Epuck-id号是在机器人身上可以找到的。

【2】PC端电脑的配置
此时打开你的笔记本电脑，然后要装了Ubuntu16.0的双系统（虚拟机不可以用的，还要已经安装了ROS Kinetic系统），连接上Pi-puck连接上的局域网（也就是两者要在同一个局域网内，才能使ROS有效），接着设置网络ip。步骤同上：

然后在终端输入sudo ifconfig查看当前的网络ip地址（一般是wlan0这个局域网网址）。

在终端继续输入vim .bashrc文件，修改ip地址，具体方式是：进入vim编辑的插入模式，然后把<1>export ROS_IP = pc-ip <2>export ROS_MASTER_URI = http：// raspberry-ip：11311 这两两个语句写入文件的最末尾处，然后再保存退出。

然后使用source .bashrc使得设置网络生效。注意：pc-ip就是刚才查询到的ip网络地址，raspberry-ip就是刚刚查询到的树莓派地址端的ip地址，而且在这里设置了Pi-puck为MASTER对象。

然后在PC端的终端里面输入：
（前进指令）

rostopic pub -1 /mobile_base/cmd_vel geometry_msgs/Twist -- '[1.0,0.0,0.0]'
'[0.0,0.0,0.0]'

（后退指令）

rostopic pub -1 /mobile_base/cmd_vel geometry_msgs/Twist -- '[-1.0,0.0,0.0]'
'[0.0,0.0,0.0]'

（左转）

rostopic pub -1 /mobile_base/cmd_vel geometry_msgs/Twist -- '[1.0,0.0,0.0]'
'[0.0,0.0,0.5]'

(右转)

rostopic pub -1 /mobile_base/cmd_vel geometry_msgs/Twist -- '[1.0,0.0,0.0]'
'[0.0,0.0,-0.5]'

这样，我们就完成了采用ROS操作系统的topic模式来无线远程控制Epuck2小车的移动了。当然这些只是基础的过程，但是细节知识点非常多，值得注意。如果能够成功运行小车并且获得不错效果，那么后面的开发也就奠定了很大基础。希望这篇 博文可以给那些使用Epuck2小车的开发者带来一些帮助。