Raspberry Pi 4B + STM32 differential-drive ROS robot
v1 实物原型图。v2 延续 2WD 差速底盘思路，并更新为 ROS Noetic、STM32F1 和 YDLIDAR-X2。
ROS_DIFF 是本仓库名称，其中 DIFF 表示 differential drive，即双轮差速驱动。项目记录了一台基于 Raspberry Pi 4B 和 STM32 的 ROS 小车从早期版本到 v2 的重构过程，包含 ROS 上位机、STM32 下位机、URDF、建图导航配置和部署文档。
当前主线版本：v2.2.0
- 自定义 STM32 底盘串口协议，使用 CRC-8/MAXIM 校验。
- ROS Noetic 上位机节点，支持
/cmd_vel、里程计、TF、IMU、BatteryState 和/car_state底盘状态话题。 - YDLIDAR-X2 激光雷达接入，面向 gmapping、AMCL 和 move_base。
- 差速底盘 URDF、costmap footprint、gmapping、AMCL、move_base 和 DWA 配置。
- STM32 端包含电机闭环、编码器累计计数、MPU6050、底盘测试接口和电池电压检测。
- 平板/手机网页控制台，支持触摸遥控、地图显示、建图保存、初始位姿和导航目标操作。
- 配套 PID 调试网页和 URDF 参数编辑器，便于底盘移植和参数维护。
flowchart LR
subgraph UI["Operator devices"]
RViz["RViz / teleop"]
Tablet["Tablet web control"]
end
subgraph RPI["Raspberry Pi 4B · ROS Noetic"]
Bringup["bringup.launch"]
Base["base_controller"]
SLAM["gmapping"]
Nav["AMCL + move_base"]
URDF["robot_state_publisher"]
Web["myrobot_web + rosbridge"]
end
subgraph MCU["STM32F103"]
Serial["CRC serial protocol"]
Control["motor PID"]
Sensors["encoders / MPU6050 / battery ADC"]
end
Lidar["YDLIDAR-X2"] -->|/scan| SLAM
Lidar -->|/scan| Nav
RViz -->|/cmd_vel / goals| RPI
Tablet <-->|WebSocket| Web
Web -->|mode control| Bringup
Web -->|/cmd_vel| Base
Web -->|goals| Nav
Bringup --> Base
Base <-->|rpm command / feedback| Serial
Serial --> Control
Sensors --> Serial
Base -->|/odom / TF / imu / battery| RPI
URDF --> RPI
平板浏览器中的实车导航界面：地图、触摸遥控、电池状态、初始位姿和导航目标集中在同一页面。
| 项目 | 当前配置 |
|---|---|
| 底盘 | 2WD 差速底盘，前万向轮 |
| 上位机 | Raspberry Pi 4B 2GB，Ubuntu 20.04 Server，ROS Noetic |
| 下位机 | STM32F103，HAL/Keil 工程 |
| 雷达 | YDLIDAR-X2，默认设备 /dev/ydlidar |
| 底盘串口 | 默认设备 /dev/chassis，115200 8N1 |
| 驱动轮 | 直径 48 mm，轮宽 19 mm |
| 有效轮距 | 初值 129 mm |
| 有效轮周长 | 0.144764589 m，由底盘标定得到 |
| 雷达位姿 | x=+0.080 m, y=0, z=+0.130 m, yaw=pi |
| IMU | MPU6050，可通过 launch 参数切换是否参与 yaw 融合 |
完整尺寸、引脚和坐标说明见 ros_diff_v2/docs/hardware_v2.md。
| 路径 | 说明 |
|---|---|
ros_diff_v1/ |
早期 ROS/STM32F4 版本，作为历史参考保留。 |
ros_diff_v2/ |
当前主线版本，面向 Raspberry Pi 4B、ROS Noetic、STM32F1 和 YDLIDAR-X2。 |
ros_diff_v2/catkin_ws/ |
ROS Noetic 工作空间。 |
ros_diff_v2/catkin_ws/src/myrobot_web/ |
平板网页控制台和运行模式管理节点。 |
ros_diff_v2/stm32f1/ |
STM32F103 下位机工程。 |
ros_diff_v2/docs/ |
v2 部署、协议、硬件、建图导航和排错文档。 |
VERSION |
当前公开版本号。 |
CHANGELOG.md |
版本变更记录。 |
cd ~
git clone https://github.com/NishimiyaShoukou/ROS_DIFF.git
cd ~/ROS_DIFF/ros_diff_v2/catkin_ws
rosdep install --from-paths src --ignore-src --rosdistro noetic -r -y --skip-keys="ydlidar_ros_driver rviz usb_cam"
catkin_make
source devel/setup.bash启动底盘和雷达：
roslaunch myrobot bringup.launch enable_lidar:=true use_imu_yaw:=false也可以由平板网页统一启动和操作：
sudo apt install ros-noetic-rosbridge-server
roslaunch myrobot_web mobile_control.launch平板连接同一 Wi-Fi 后访问 http://<raspberry-pi-ip>:8080。
建图：
roslaunch myrobot mapping_v2.launch use_imu_yaw:=false use_ekf:=false rviz:=false键盘遥控：
rosrun teleop_twist_keyboard teleop_twist_keyboard.py _speed:=0.08 _turn:=0.35 _repeat_rate:=10.0 _key_timeout:=0.5导航：
roslaunch myrobot navigation_v2.launch map_file:=/home/ubuntu/maps/home.yaml use_imu_yaw:=false use_ekf:=false rviz:=false树莓派 4B 2GB 不建议本机运行 RViz。推荐树莓派只运行 ROS 节点，在 PC 或虚拟机中远程查看 RViz。
- v2 README：v2 目录和常用命令。
- 硬件与坐标：尺寸、引脚、雷达/IMU 位姿和电池检测。
- 树莓派部署：clone、依赖、YDLIDAR 驱动、udev 和构建。
- 建图与导航：bringup、teleop、gmapping、map_saver、AMCL 和 RViz 配置。
- 串口协议：v2.1 二进制帧、CRC-8/MAXIM、状态位和电池字段。
- 故障排查：常见 ROS、串口、雷达和 RViz 问题。
- 软件架构与数据流：ROS 节点、串口协议、里程计和导航链路。
仓库采用简单的版本管理方式：
main保持当前可运行主线。ros_diff_v1/作为历史版本参考。ros_diff_v2/作为当前开发和调试主线。v2.x.yGit tag 标记功能相对完整的版本。- 发布时同步更新
VERSION、CHANGELOG.md和 ROSpackage.xml。