real_robot

Implementation on the real robot

rpi_pkg - ROS2 Robot Bridge Package

Package ROS2 pour piloter un robot réel à base de Raspberry Pi, Arduino et caméra USB.
Il fournit deux nœuds principaux : un pont série vers l'Arduino et un flux vidéo depuis la caméra.

Matériel requis

Composant	Rôle
Raspberry Pi	Ordinateur embarqué, fait tourner ROS2
Arduino	Contrôleur moteur, reçoit les commandes via USB série
Caméra USB / Pi Cam	Capture vidéo, publie les images sur ROS2

Nœuds

serial_node - Pont série Arduino

Souscrit au topic /cmd_vel (messages Twist) et convertit les vitesses linéaire/angulaire en commandes moteur envoyées à l'Arduino via port série.

Protocole envoyé à l'Arduino :

L:<vitesse_gauche>,R:<vitesse_droite>\n

Les valeurs sont comprises entre -255 et 255.

Paramètres ROS2 :

Paramètre	Défaut	Description
serial_port	/dev/ttyACM0	Port série USB de l'Arduino
baud_rate	115200	Vitesse de communication série

Topics :

Topic	Type	Direction
/cmd_vel	geometry_msgs/Twist	Souscription

camera_pi_node — Nœud caméra

Capture les images depuis une caméra USB (via V4L2/OpenCV) et les publie sur /image_raw.

Paramètres ROS2 :

Paramètre	Défaut	Description
camera_device	/dev/video0	Périphérique caméra
frame_width	640	Largeur de l'image en pixels
frame_height	480	Hauteur de l'image en pixels

Topics :

Topic	Type	Direction
/image_raw	sensor_msgs/Image	Publication

Installation

Prérequis

• ROS2 (Humble ou supérieur)
• Python 3
• Bibliothèques Python :

pip install pyserial opencv-python
sudo apt install ros-$ROS_DISTRO-cv-bridge

Packages ROS2 complémentaires pour le lidar

Pour avoir toutes les fonctionnalités du dépôt, et en particulier utiliser le lidar et l’odométrie laser, il faut aussi cloner les packages suivants dans le workspace ROS2 :

• rplidar_ros : driver du lidar, publie /scan
• rf2o_laser_odometry : calcule /odom à partir du lidar

Exemple :

cd ~/ros2_ws/src
git clone https://github.com/Slamtec/rplidar_ros.git
git clone https://github.com/MAPIRlab/rf2o_laser_odometry.git

Ensuite, reconstruire le workspace :

cd ~/ros2_ws
colcon build
source install/setup.bash

Sans ces deux packages, le répertoire ne fournit pas toutes les fonctions liées au lidar, et le launch robot.launch.py ne pourra pas démarrer la partie RF2O.

Build du package

cd ~/ros2_ws
colcon build --packages-select rpi_pkg
source install/setup.bash

Utilisation

Lancer les deux nœuds via le launch file

# Les deux nœuds (comportement par défaut)
ros2 launch rpi_pkg robot.launch.py

# Sans caméra
ros2 launch rpi_pkg robot.launch.py enable_camera:=false

# Port série personnalisé
ros2 launch rpi_pkg robot.launch.py serial_port:=/dev/ttyUSB0

# Tous les arguments combinés
ros2 launch rpi_pkg robot.launch.py serial_port:=/dev/ttyUSB0 baud_rate:=9600 enable_camera:=false

Lancer les nœuds séparément

# Nœud série
ros2 run rpi_pkg serial_node

# Nœud caméra
ros2 run rpi_pkg camera_node

Arguments du launch file

Argument	Défaut	Description
enable_camera	true	Active/désactive le nœud caméra
serial_port	/dev/ttyACM0	Port série de l'Arduino
baud_rate	115200	Baud rate de la liaison série

Tester le robot

Envoyer une commande de vitesse manuellement :

# Avancer
ros2 topic pub /cmd_vel geometry_msgs/msg/Twist \
  "{linear: {x: 0.5}, angular: {z: 0.0}}" --once

# Tourner à gauche
ros2 topic pub /cmd_vel geometry_msgs/msg/Twist \
  "{linear: {x: 0.0}, angular: {z: 0.5}}" --once

# Visualiser le flux caméra
ros2 run rqt_image_view rqt_image_view /image_raw

Lidar 2D (RPLidar) et odométrie

Le robot peut être équipé d’un lidar 2D RPLidar pour permettre :

• la perception de l’environnement (/scan)
• l’estimation du mouvement (odométrie lidar via RF2O)
• la cartographie (SLAM)

Lancer le driver RPLidar

ros2 launch rplidar_ros view_rplidar_a1_launch.py

Ce nœud publie le topic :

Topic	Type	Description
/scan	sensor_msgs/LaserScan	Données lidar

Odométrie lidar (RF2O)

Le launch principal robot.launch.py inclut RF2O qui permet d’estimer le mouvement du robot à partir du lidar.

Il publie :

• /odom
• la transform TF : odom -> base_link

Cartographie (SLAM)

Pour générer une carte de l’environnement :

ros2 launch slam_toolbox online_async_launch.py \
  slam_params_file:=/home/user/your_dir/slam_params.yaml \
  use_sim_time:=false

⚠️ Remplacer le chemin par celui de votre fichier slam_params.yaml.

Pipeline global

/scan → RF2O → odom → slam_toolbox → map

Dépannage

Port série non trouvé

ls /dev/ttyACM* /dev/ttyUSB*
# Ajouter l'utilisateur au groupe dialout si besoin
sudo usermod -aG dialout $USER

Caméra non détectée

ls /dev/video*
v4l2-ctl --list-devices

Permission refusée sur le port série

sudo chmod 666 /dev/ttyACM0

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