【自造DIARY】作為 ROS系統入門教具的霹靂車

Posted By CIRCUS Pi on 1 月 24, 2019 in 創客萊吧MakerLab, 教學文, 機器人 | 0 comments

近幾年來，開源的機器人操作系統—ROS（Robot Operating System），逐漸地被世界各地的開發與研究人員採用，ROS 系統的介紹可以參考「55 家以上世界級企業使用的機器人系統—ROS 機器人操作系統介紹」。若是能夠學會如何使用 ROS 系統，相信對於想獲得上述介紹文章所提及企業之工作機會的你，會是一個加分項目非常大的技術。

ROS 系統是一個開源系統，網路上擁有眾多的學習資源，最經典的不外乎是 ROS 系統的官方教學文件—「 ROS tutorial 」，在官方教學文件中，你可以學習到基礎的 ROS 系統操作方式，但是當學習到一定程度時，大部分的人都會產生一種想法：「若是單純地在電腦中操作，沒有實體的機台測試，感覺還是沒有學會 ROS 」。為此，創客萊吧 MakerLab 特別設計了一款入門級的教具—「霹靂車」，來幫助你更快的學好 ROS系統喔！

ROS 官方教學文件學會基礎操作後，下一步應該要學習什麼？

當 ROS 官方教學文件全部完成後，相信你對於 Linux 系統以及 ROS 系統應當都會有初步的理解，接下來的學習，創客萊吧 MakerLab 建議的是「學習自行設計 ROS 系統，完成簡單的操控 GPIO 功能」。

話雖如此，但若是電腦直接接上 Arduino 等微控制器，學習如何透過 ROS 系統操控 GPIO，會讓 ROS 系統的無線通訊功能失去意義。因此，在學習此項目時，利用可以安裝 ROS系統、附有 GPIO 腳位的單板電腦將會是較好的選擇，此次教學的霹靂車也是採用此種規格的單板電腦，它的好處有以下幾點：

作業系統為 Ubuntu 16.04 LTS ，開源的作業系統讓你不煩惱授權問題
硬碟空間大小為 16GB，並且可隨時更換硬碟空間
搭載的 ROS 系統版本為 Kinetic
配備多達 4 個 USB 接口、1 個乙太網路接口，40 個 GPIO 腳位，擴展性強韌
使用 HDMI 作為螢幕輸出，縮小體積
擁有 WiFi 與藍芽功能，讓無線通訊變得更加方便

因為霹靂車作業系統採用 Ubuntu 16.04 LTS，讓你除了學習使用 ROS 系統之外，也能夠使用時下最夯的程式語言「Python」，來學習 GPIO 喔！更令人興奮的是，你也可以透過設置電腦與霹靂車之間的區域網路，學習「如何佈署 ROS 系統至多台機器，形成多台機器的無線通訊」。

利用 ROS 系統遠端遙控霹靂車影像辨識組附有的 GPIO 腳位

利用 ROS 系統自行設計移動平台

當我們可以透過 ROS 系統操控 GPIO 功能後，接下來最想玩的莫過於一台可以自己遙控的移動平台啦！為了完成這個目標，創客萊吧 MakerLab 在霹靂車原有的單板電腦上，擴充了一個馬達控制板，讓你不必煩惱移動平台的硬體配置，直接無痛接軌的從簡單操控 GPIO 功能，升級至可以遠端遙控的移動平台。

利用搖桿遙控霹靂車

AI 人工智慧與 ROS 系統結合

想要了解人工智慧是否能夠與 ROS 系統結合，我們需要先理解目前很夯的「人工智慧」技術到底是什麼？人工智慧技術的爆發，起因為 2010 年開始創辦的圖像辨識競賽 — Large Scale Visual Recognition Challenge（ILSVRC）。

在 2012 年時， SuperVision 的隊伍以 16.42% 的錯誤率遠勝第二名的 26.22%，其採用的是人工智慧中的深度學習技術。從那刻開始，世界在人工智慧研究的方向開始轉為深度學習技術，最經典的案例即為 2016 年 AlphaGo 以極大的差距擊敗當時人類的世界圍棋冠軍。

那麼，我們應如何學習將人工智慧技術與 ROS 系統結合起來呢？創客萊吧 MakerLab 決定採用「自動駕駛與影像辨識概念」幫助你學習。在霹靂車上，創客萊吧 MakerLab 配置了一個 800 萬像素的鏡頭，讓你能夠透過此鏡頭，搭配使用 ROS 的開源程式碼，學習影像辨識的人工智慧技術。

除此之外，霹靂車本身也是一個移動平台，因此可以透過「影像辨識」與「移動平台」結合，搭配使用 ROS 的開源程式碼，學習基礎的自動駕駛平台 — 「影像辨識道路駕駛」。

霹靂車影像辨識道路行駛中

電源組配置教學

目前很多的教學設備都擁有自己獨立且特殊的電源組，甚至一台教學設備上可能還會擁有兩組以上的電源組，這讓學員們想要為類似的教學設備充電時，還需要再額外購買相對應的充電組零件。

為了簡化整個教學設備的標準配備，同時減少學員們充電時的不方便，我們特別選用目前一般家庭都會有的「行動電源組」，當作霹靂車的電力來源，讓學員們不必再煩惱充電時還需要額外充電器的問題，只要拿起一般智慧型手機的充電器（5V 電壓），就可以輕鬆地幫霹靂車的行動電源組充電囉！

霹靂車影像辨識組的行動電源配備

霹靂車影像辨識組的行動電源為雙輸出行動電源

想要快速進入 ROS 系統的世界，一個擁有眾多功能、攜帶方便的教具將讓你事半功倍。創客萊吧 MakerLab 幫你總結一下，霹靂車作為 ROS系統的入門級教具，將可以幫助你：

快速搭建 ROS 系統的多機通訊架構，因其有著方便的無線通訊硬體設體（WiFi & 藍芽）
方便擴充其餘硬體設備與增加額外功能，因其有著眾多的 GPIO 腳位以及 USB 等通訊通用接口（霹靂車出產時將免費附贈一個 2.4G HZ WiFi 無限搖桿）
盡情研發移動平台的各種技術，霹靂車上已有馬達控制板的擴充
學習目前最夯的人工智慧技術與基礎的自動駕駛功能，因霹靂車配有 800 萬像素的鏡頭
節省找尋電源組的時間，簡單的行動電源（5V）組便可以幫助你運行霹靂車的各種功能