【自造DIARY】作為 ROS系統入門教具的霹靂車

作者:創客萊吧MakerLab

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

霹靂車影像辨識組套件(含手提箱)

(本文轉載自創客萊吧原文連結;圖片來源:創客萊吧提供;責任編輯:賴佩萱)

創客萊吧MakerLab

創客萊吧MakerLab

分享有趣的創作與教學,提供Maker們創作的軍火庫,DIY 零件 | 套件| 工具。
創客萊吧MakerLab

Author: 創客萊吧MakerLab

分享有趣的創作與教學,提供Maker們創作的軍火庫,DIY 零件 | 套件| 工具。

Share This Post On
468 ad

Submit a Comment

你的電子郵件位址並不會被公開。 必要欄位標記為 *

這個網站採用 Akismet 服務減少垃圾留言。進一步瞭解 Akismet 如何處理網站訪客的留言資料