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ROS开放式移动机器人平台:TurtleBot3

转载 2017-11-17 07:43 上海硅步 来源:上海硅步
上海硅步科学仪器有限公司

硅步机器人是TurtleBot3在中国地区的授权经销商,目前已正式发售TurtleBot3,欢迎感兴趣的客户来电咨询。

1. TurtleBot3概述

TurtleBot3是一款新一代移动机器人,具有模块化、紧凑化和可定制的特点。TurtleBot3可为学习和探索ROS以及在教育、研究和产品开发方面创造令人兴奋的应用。

TurtleBot3的目标是大幅度减小平台尺寸、降低平台价格,且不降低性能、功能和质量。可选配机箱,电脑和传感器等部件,TurtleBot3可以通过多种方式进行定制。 

TurtleBot3致力于通过应用SBC(单板计算机),深度传感器和3D打印的最新技术进步,成为ROS爱好者的活动中心。

TurtleBot3是合作的产物,合作伙伴包括Open Robotics、ROBOTIS、以及Intel、 Onshape、OROCA。Open Robotics负责软件和社区活动,ROBOTIS负责生产和全球经销。目前硅步机器人(Gaitech Robotics)是中国唯一指定经销商,已正式发售。

2. TurtleBot3特点

同其他支持ROS的移动机器人相比,TurtleBot3具有如下特点:

1)全世界最受欢迎的ROS平台

TurtleBot是用于教育和研究最流行的开源机器人。新一代“TurtleBot3”是一种小型化、低成本、完全可编程、基于ROS的移动机器人。它设计用于教育、研究、兴趣和产品原型。

2)低成本

TurtleBot是为满足学校、实验室和公司的成本需求而开发的。TurtleBot3是配备360度LiDAR的SLAM移动机器人中最实惠的机器人。

3)尺寸小

TurtleBot3 Burger的尺寸只有138mm x 178mm x 192mm (L x W x H)。它的大小只有前代产品的四分之一。想象一下将TurtleBot3放在你的背包里,在任何地方开发你的程序并进行测试。

4)ROS标准

TurtleBot品牌由开放和维护ROS的Open Robotics进行管理。如今,ROS已成为全球所有机器人专家的平台。TurtleBot可以与现有基于ROS的机器人组件集成,但TurtleBot3为任何希望开始学习ROS的人提供了一个成本较低的平台。

5)可扩展性

TurtleBot3鼓励用户使用一些替代品来定制其机械结构:开源嵌入式板(作为控制板)、计算机和传感器。Turtlebot3 Burger是一种两轮差速驱动型平台,但可用多种方式进行结构和机械定制:汽车、自行车、拖车等。使用各种SBC、传感器和电机作为扩展结构,延伸您的想法,超越您的想象!

6)移动机器人的模块化执行器

TurtleBot3通过车轮接头中的2个DYNAMIXEL获得精确的空间数据。DYNAMIXELXM系列可以通过6种操作模式(XL系列:4种操作模式)进行操作:轮子速度控制模式、扭矩控制模式或关节位置控制模式等。DYNAMIXEL甚至可以用于制造移动操纵器,它很轻,却可以通过速度、扭矩和位置控制来进行精确控制。 DYNAMIXEL是使TurtleBot3完美的核心组件。易于组装、维护、更换和重新配置。

7)用于ROS的开放控制板

控制板硬件和软件都是开源的,用于ROS通信。开源控制板OpenCR功能强大,不仅能控制DYNAMIXEL,而且可以低成本地控制常用于基本识别任务的ROBOTIS传感器。各种传感器如触摸传感器、红外传感器、彩色传感器和其他可用的传感器。OpenCR板内有一个IMU传感器,可以增强对无数应用的精确控制。该板具有3.3V、5V和12V电源,以应对更多可用的计算机设备。

8)强大的传感器阵容

TurtleBot3 Burge采用增强型360°LiDAR、9轴惯性测量单元和精密编码器进行研究和开发。 TurtleBot3 Waffle配备了相同的360°LiDAR,另外还提供了一个强大的Intel®RealSense™与可识别SDK。这将会是制造移动机器人最佳的硬件解决方案。

9)开源

TurtleBot3的硬件、固件和软件都是开源的,也就是说用户可以下载、修改和分享源代码。TurtleBot3的所有部件都是用注塑塑料生产的,实现了低成本,然而3D CAD数据仍可用于3D打印。3D CAD数据通过Onshape发布,它是一个全云3D CAD编辑器。用户可以通过桌面电脑、笔记本电脑甚至其他移动设备的网络浏览器进行访问。Onshape允许绘制3D模型你可与同事一起组装。此外,对于想要自己制作OpenCR板的用户,OpenCR板的所有细节例如原理图、PCB gerber文件、BOM和固件源代码都完全按照用户和ROS社区的源码开放许可来开放。您可以修改下载的源代码和硬件,以便与您的朋友一起分享。

3. TurtleBot3产品规格

TuttleBot3有两个版本:Burger和Waffle,其外观如下图所示:

3.1 硬件规格

Burger和Waffle的硬件规格如下表所示:

项目

Burger

Waffle

最大平移速度

0.22 m/s

0.26 m/s

最大旋转速度

2.84 rad/s (162.72 deg/s)

1.82 rad/s (104.27 deg/s)

最大载荷

15kg

30kg

尺寸(L x W x H)

138mm x 178mm x 192mm

281mm x 306mm x 141mm

重量(+ SBC + 电池+ 传感器)

1kg

1.8kg

攀登阈值

10 mm 或更低

预计运行时间

2h 30m

2h

预计充电时间

2h 30m

MCU

32-bit ARM Cortex®-M7 带FPU (216 MHz, 462 DMIPS)

IMU

陀螺仪3轴

加速度计3轴

磁力计3轴

电源连接器

3.3V / 800mA

5V / 4A

12V / 1A

扩展引脚

GPIO 18 引脚

Arduino 32 引脚

外围设备

UART x3, CAN x1, SPI x1, I2C x1, ADC x5, 5pin  OLLO x4

Dynamixel端口

RS485 x 3, TTL x 3

音频

几个可编程蜂鸣序列

可编程LED

用户LED  x 4

状态LED

板状态LED x 1

Arduino LED x 1

电源LED  x 1

按钮和开关

按钮x 2, 复位按钮x 1, Dip开关x 2

电池

锂聚合物11.1V  1800mAh / 19.98Wh 5C

电脑连接

USB

固件升级

通过USB /通过JTAG

电源适配器(SMPS)

输入:00-240V,  AC 50/60Hz, 1.5A @max

输出12V DC, 5A

3.2. 尺寸和质量

TurtleBot3 Burger尺寸和质量如下图所示:

TurtleBot3 Waffle尺寸和质量如下图所示:

3.3. 部件

关于TurtleBot3部件的详细信息请访问下面的链接。

1)单板计算机

Raspberry Pi 3 型号B : https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-3-model-b/

Intel® Joule™ : http://ark.intel.com/products/96414/Intel-Joule-570x-Developer-Kit

2)传感器

激光距离传感器: http://turtlebot3.robotis.com/en/latest/appendix_lds.html

Intel® Realsense™ R200 : https://software.intel.com/en-us/RealSense/R200Camera

3)控制板

OpenCR : http://turtlebot3.robotis.com/en/latest/appendix_opencr.html

4)执行机构

Dynamixel X 系列: http://en.robotis.com/index/product.php?cate_code=10121110


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