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UV-C消毒機(jī)器人開(kāi)源分享

2512904 2022-12-14 | zip | 0.04 MB | 次下載 | 2積分

資料介紹

描述

介紹

由于當(dāng)前的大流行情況，很難在工作場(chǎng)所四處走動(dòng)，或者購(gòu)買一些雜貨，甚至是與家人和朋友的小型聚會(huì)。這個(gè)問(wèn)題的唯一原因是還沒(méi)有找到疫苗。但仍然繼續(xù)我們的日常任務(wù)，沒(méi)有任何威脅評(píng)估。因此，我們需要設(shè)計(jì)一個(gè)解決方案來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，在使用辦公室和家庭空間之前提前對(duì)它們進(jìn)行消毒，以減少感染非常危險(xiǎn)的冠狀病毒的威脅。

解決方案

我們提出的這個(gè)問(wèn)題的解決方案是安裝有我們定制設(shè)計(jì)的 UV-C 光機(jī)制的自主流動(dòng)站。它將配備 UV-C 燈，并具有遠(yuǎn)程控制的能力。主要功能是自動(dòng)對(duì)已知空間進(jìn)行消毒，這是使用安裝在漫游車上的 LidaR 傳感器完成的。

此外，這款 UV-C Rover 能夠進(jìn)入小型辦公室的角落，利用其擴(kuò)散到每個(gè)角落、墻壁和桌子下方的紫外線對(duì)這個(gè)地方進(jìn)行消毒。最優(yōu)先考慮的是保護(hù)人們免受這些病毒的侵害。靈活的機(jī)制幫助我們實(shí)現(xiàn)了這一壯舉。

現(xiàn)在，讓我們從項(xiàng)目開(kāi)始。我們將分兩部分介紹整個(gè)項(xiàng)目：

1.機(jī)械設(shè)計(jì)理解

2. 項(xiàng)目的電子部分

所以，讓我們從漫游者的機(jī)械部分開(kāi)始。我們將詳細(xì)討論 Rover 的設(shè)計(jì)、我們的 UV-C 光控制機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及其他部分。

機(jī)械設(shè)計(jì)理解

設(shè)計(jì)理解包括兩個(gè)主要部分：

Rover-Rocker 轉(zhuǎn)向架機(jī)構(gòu)
絲杠機(jī)構(gòu)

我們將首先從搖桿轉(zhuǎn)向架機(jī)制開(kāi)始。

Rover 有六個(gè)輪子，每個(gè)輪子都有自己的電機(jī)。兩個(gè)前輪和兩個(gè)后輪也有單獨(dú)的轉(zhuǎn)向電機(jī)。這種轉(zhuǎn)向能力允許車輛在原地轉(zhuǎn)動(dòng)，完整的 360 度。四輪轉(zhuǎn)向還允許漫游車轉(zhuǎn)彎和彎曲，進(jìn)行拱形轉(zhuǎn)彎。搖桿，在流動(dòng)站的左右各一個(gè)，將前輪連接到差速器和后部的轉(zhuǎn)向架。轉(zhuǎn)向架將中輪和后輪連接到搖桿。搖桿轉(zhuǎn)向架機(jī)構(gòu)也提供了最大的穩(wěn)定性。T6 級(jí)鋁材因其非常好的強(qiáng)度重量比和良好的機(jī)械加工特性而被選作漫游車結(jié)構(gòu)件的材料。機(jī)器人的方向是通過(guò)控制器和配電板提供給電機(jī)的軟件命令來(lái)控制的。

流動(dòng)站尺寸（長(zhǎng) x 寬 x 高）：0.725 x 0.460 x 0.440 m

圖 1：Rover-Rocker 轉(zhuǎn)向架機(jī)構(gòu)

轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)：

所有六個(gè)輪子均由 Johnson DC Motors 提供動(dòng)力，用于前進(jìn)和后退運(yùn)動(dòng)。此外，兩個(gè)前輪和兩個(gè)后輪還有一個(gè)自由度，配備 NEMA 23 步進(jìn)電機(jī)，用于轉(zhuǎn)向和現(xiàn)場(chǎng)旋轉(zhuǎn)。結(jié)果，前后輪將圍繞垂直軸旋轉(zhuǎn)。其布置如圖(2、3)所示。

1 / 2 ?直流電機(jī)工作

為什么是絲杠？

基于液壓和氣動(dòng)的機(jī)構(gòu)也是一種選擇，但流動(dòng)站是具有移動(dòng)性的小型設(shè)備，因此使用液壓和氣動(dòng)將成為其工作的障礙；不僅如此，液壓和氣動(dòng)回路的尺寸更大且難以維護(hù)，這與該項(xiàng)目的有效目標(biāo)相矛盾。此外，它們非常昂貴，也阻礙了項(xiàng)目的成本效益。

主要的選擇標(biāo)準(zhǔn)是緊湊的尺寸、簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)和低成本，所有這些都是通過(guò)絲杠機(jī)構(gòu)完成的。除此之外，絲杠具有自鎖機(jī)構(gòu)，如果直流減速電機(jī)出現(xiàn)故障，該機(jī)構(gòu)將提供幫助，并提供更大的機(jī)械優(yōu)勢(shì)。絲杠機(jī)構(gòu)所需的零件數(shù)量少，承載能力大。此外，它們易于維護(hù)和制造的事實(shí)降低了流動(dòng)站的總體成本，從而增加了人們購(gòu)買產(chǎn)品的可及性。

絲杠機(jī)構(gòu)

絲杠機(jī)構(gòu)將滿足功能要求，即 UV 源板的速度和提升量。絲杠機(jī)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是垂直高度的增益。這個(gè)絲杠可以達(dá)到 4 英尺半的高度，幾乎可以到達(dá)天花板。

絲杠機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如下：機(jī)構(gòu)應(yīng)位于的底板。絲杠使用皮帶傳動(dòng)與齒輪直流電機(jī)連接，皮帶傳動(dòng)反過(guò)來(lái)旋轉(zhuǎn)絲杠。

總共有 3 個(gè)支架用于固定和穩(wěn)定，其中一個(gè)用于引導(dǎo)，這是限制頂板旋轉(zhuǎn)所必需的。隨著UV板連續(xù)上下線性移動(dòng)，它將逐漸去除固體表面的材料。因此，最好使用耐磨材料進(jìn)行導(dǎo)向。耐磨材料具有良好的優(yōu)點(diǎn)，例如在給定成本下使用壽命更長(zhǎng)、噪音水平更低、驅(qū)動(dòng)功率消耗更低以及桿上的磨損更均勻。為指南選擇的材料是磷青銅。

1 / 3 ?絲杠機(jī)構(gòu)

紫外線燈水平放置；將其水平放置的原因在于，與垂直放置在板上相比，它將覆蓋更多的區(qū)域，這反過(guò)來(lái)又增加了有效的體積暴露，并減少了對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行消毒的時(shí)間。

1 / 2 ?絲杠機(jī)構(gòu)外形尺寸

?

集體機(jī)制

流動(dòng)站是一種自主設(shè)備，能夠根據(jù)周圍的不同情況采取行動(dòng)。這些功能是通過(guò)在漫游車上安裝多個(gè)傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。流動(dòng)站中央由 Jetson Nano 控制，Jetson Nano 是一款緊湊且功能強(qiáng)大的臺(tái)式機(jī)，具有卡片大小的外形尺寸。為了檢測(cè)周圍環(huán)境，Rover 使用了一個(gè) LiDAR 傳感器，該傳感器位于絲杠上板頂部的高處，可以 360 度檢測(cè)該區(qū)域周圍的情況。它不斷收集數(shù)據(jù)并將其發(fā)送給 Nano，Nano 會(huì)做出不同的決定，例如 Rover 需要移動(dòng)的速度和方向。一旦獲取數(shù)據(jù)并且漫游車移動(dòng)，然后使用安裝在漫游車各處的超聲波傳感器檢測(cè)障礙物，使其能夠立即檢測(cè)任何障礙物，無(wú)論是靜止的還是移動(dòng)的，并立即采取行動(dòng)，例如停止或改變方向。另一個(gè)特點(diǎn)是它會(huì)記住每次所走的路徑，因此只需在前幾次手動(dòng)控制它就可以訓(xùn)練它在特定房間中移動(dòng)，然后讓它使用自己創(chuàng)建的地圖進(jìn)行導(dǎo)航。

現(xiàn)在最重要的過(guò)程是通過(guò)紫外線進(jìn)行消毒。為什么是紫外線？原因在于紫外線波長(zhǎng)更短，能量更高，足以殺死有害細(xì)菌和細(xì)菌。它在去污方面非常有效，因?yàn)樗茐牧藢⒉《竞图?xì)菌（包括對(duì)抗生素產(chǎn)生更強(qiáng)抗性的“超級(jí)細(xì)菌”）的 DNA 結(jié)合在一起的分子鍵。將紫外線用于衛(wèi)生設(shè)施已在臨床上被批準(zhǔn)用于家庭和辦公室用途。

由于流動(dòng)站的占地面積更小，因此它可以到達(dá)更小更緊湊的空間來(lái)對(duì)該區(qū)域進(jìn)行消毒。由于使用了強(qiáng)大的傳感器，運(yùn)動(dòng)和檢測(cè)變得更加精確。使用的傳感器還可以檢測(cè)其附近最常觸摸的物體，從而更容易確定對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行消毒所需的時(shí)間和時(shí)間。有趣的部分是它還對(duì)它所追蹤的路徑進(jìn)行了消毒，這樣附著在漫游車車輪上的細(xì)菌或細(xì)菌就不會(huì)傳播。這是流動(dòng)站使用標(biāo)準(zhǔn)零件制造的，這些零件在市場(chǎng)上很容易買到，便于更換和維護(hù)。

為了計(jì)算流動(dòng)站與待消毒表面之間的距離，我們將使用高精度超聲波傳感器。

1 / 4 ? UV-C 漫游者

如圖所示，系統(tǒng)的整體尺寸確保了系統(tǒng)可以到達(dá)房間的每個(gè)角落，并且可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的浴室隔間門。

1 / 3 ? UV-C 機(jī)器人外形尺寸

這完成了該項(xiàng)目的機(jī)械設(shè)計(jì)理解部分。現(xiàn)在，我們將繼續(xù)進(jìn)行電子設(shè)置，并使用激光雷達(dá)傳感器設(shè)置我們的 Nano，并連接一個(gè)從處理器（一個(gè) Arduino Mega）并將所有基本傳感器也連接到它。

電子部分 - 硬件和軟件設(shè)置

首先，我們將看到用于該項(xiàng)目的硬件組件的詳細(xì)信息。

所需硬件

1. Jetson Nano 開(kāi)發(fā)套件。NVIDIA? Jetson Nano? 開(kāi)發(fā)人員套件是一款功能強(qiáng)大的小型計(jì)算機(jī)，可讓您并行運(yùn)行多個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，用于圖像分類、對(duì)象檢測(cè)、分割和語(yǔ)音處理等應(yīng)用。一切都在一個(gè)易于使用的平臺(tái)中，運(yùn)行功耗低至 5 瓦。

1 / 2 ? Nano 的技術(shù)規(guī)格

2. SlamTec RP-LIDAR A1：RPLIDAR A1 是由 Slamtec 開(kāi)發(fā)的低成本 360 度 2D 激光掃描儀（LIDAR）解決方案。系統(tǒng)可在 6 米范圍內(nèi)進(jìn)行 360 度掃描。生成的 2D 點(diǎn)云數(shù)據(jù)可用于制圖、定位和對(duì)象/環(huán)境建模。

RPLIDAR A1 的掃描頻率在每輪采樣 360 個(gè)點(diǎn)時(shí)達(dá)到 5.5 Hz。最高可配置為 10 Hz。RPLIDAR A1 基本上是一個(gè)激光三角測(cè)量系統(tǒng)。它可以在各種室內(nèi)環(huán)境和沒(méi)有陽(yáng)光的室外環(huán)境中出色地工作。

SlamTec RPLidar A1

3. 鋰聚合物電池為 Rover 供電

鋰電池

鋰聚合物電池，或更準(zhǔn)確地說(shuō)是鋰離子聚合物電池（縮寫(xiě)為LiPo 、LIP 、Li-poly 、Limit-poly等），是一種使用聚合物電解質(zhì)代替液體電解質(zhì)的鋰離子技術(shù)的可充電電池。高電導(dǎo)率半固體（凝膠）聚合物形成這種電解質(zhì)。這些電池比其他鋰電池類型提供更高的比能量，并用于重量是關(guān)鍵特征的應(yīng)用，如移動(dòng)設(shè)備和無(wú)線電遙控飛機(jī)。

我們將為我們的漫游車使用鋰聚合物電池或鋰聚合物電池。最初的建議是使用 2 節(jié)電池為整個(gè)火星車供電，每節(jié)電池的額定電壓為 13 V，電池容量超過(guò) 5000 mAh。

4. 超聲波避障傳感器

HC SR-04 超聲波傳感器

超聲波傳感器是一種電子設(shè)備，它通過(guò)發(fā)射超聲波來(lái)測(cè)量目標(biāo)物體的距離，并將反射的聲音轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。超聲波的傳播速度比可聽(tīng)聲音（即人類可以聽(tīng)到的聲音）的速度更快。超聲波傳感器有兩個(gè)主要組件：發(fā)射器（使用壓電晶體發(fā)出聲音）和接收器（在聲音往返于目標(biāo)后遇到聲音）。

為了計(jì)算傳感器與物體之間的距離，傳感器測(cè)量從發(fā)射器發(fā)出聲音到與接收器接觸之間的時(shí)間。該計(jì)算公式為D = ? T x C（其中 D 是距離，T 是時(shí)間，C 是聲速 ~ 343 米/秒）。

對(duì)于我們的漫游車，我們將使用許多此類傳感器，這些傳感器將持續(xù)收集數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)，檢測(cè)漫游車周圍存在的任何障礙物并采取必要的行動(dòng)，例如停止漫游車或改變漫游車的方向.

HC-SR04 Sensor Features

工作電壓：+5 V
理論測(cè)量距離：2 cm 至 450 cm
實(shí)際測(cè)量距離：2 厘米至 80 厘米
精度：3 毫米
覆蓋的測(cè)量角度：<15°
工作電流：< 15 mA
工作頻率：40赫茲

5. Arduino Mega 作為從機(jī)微控制器

Arduino Mega 2560是基于 AtMega2560 的微控制器板。它有 54 個(gè)數(shù)字輸入/輸出引腳（其中 15 個(gè)可用作 PWM 輸出）、16 個(gè)模擬輸入、4 個(gè) UART（硬件串行端口）、一個(gè) 16 MHz 晶體振蕩器、一個(gè) USB 連接、一個(gè)電源插孔、一個(gè) ICSP 接頭、和一個(gè)重置按鈕。它包含支持微控制器所需的一切；只需使用 USB 電纜將其連接到計(jì)算機(jī)或使用 AC-DC 適配器或電池為其供電即可開(kāi)始使用。

在我們的漫游車中，Mega 將作為 Jetson Nano 的從屬設(shè)備連接。它將運(yùn)行一個(gè)最小版本的 ROS，由于它有大量的 IO 引腳、IMU、超聲波傳感器、GPS 傳感器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它將與所有傳感器和電機(jī)連接。它將收集傳感器數(shù)據(jù)并不斷將其發(fā)布在相關(guān)編程的 ROS 主題上，以便 Jetson Nano 可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)做出決策并指示 Mega 相應(yīng)地控制電機(jī)。

現(xiàn)在，我們將使用下表詳細(xì)了解 Arduino Mega 的技術(shù)規(guī)格。

技術(shù)規(guī)格

6. IMU 方向檢測(cè)傳感器

慣性測(cè)量單元( IMU ) 是一種電子設(shè)備，它使用加速度計(jì)、陀螺儀和磁力計(jì)的組合來(lái)測(cè)量和報(bào)告身體的特定力、角速率，有時(shí)還包括身體的方向。IMU 通常用于操縱飛機(jī)（一種姿態(tài)和航向參考系統(tǒng)），包括無(wú)人駕駛飛行器 (UAV) 等，以及包括衛(wèi)星和著陸器在內(nèi)的航天器。最近的發(fā)展允許生產(chǎn)支持 IMU 的 GPS 設(shè)備。IMU 允許 GPS 接收器在 GPS 信號(hào)不可用時(shí)工作，例如在隧道中、建筑物內(nèi)或存在電子干擾時(shí)。無(wú)線 IMU 被稱為 WIMU。

我們?cè)陧?xiàng)目中使用 IMU 來(lái)確定我的漫游車將移動(dòng)的方向。這是我們的漫游車支持的自主導(dǎo)航的必要條件。

7. GPS模塊獲取機(jī)器人當(dāng)前位置

我們使用 GPS 傳感器在我們的機(jī)器人中添加導(dǎo)航功能。我們想創(chuàng)建一個(gè)系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中，我們只需向機(jī)器人提供目的地坐標(biāo)，漫游車將完成剩下的工作，即計(jì)算從當(dāng)前位置到目的地的路徑、避障和感知它前進(jìn)的方向。

這只有在漫游車上有一個(gè) GPS 傳感器時(shí)才有可能，這樣它就可以在任何給定的時(shí)刻感知其當(dāng)前位置與目的地之間的距離，并檢測(cè)它何時(shí)到達(dá)目的地，這是停止的指示。

8.馬達(dá)

對(duì)于不同的設(shè)計(jì)，電機(jī)也會(huì)有所不同，所以我也像電機(jī)驅(qū)動(dòng)器一樣保持這個(gè)狀態(tài)。

軟件設(shè)置

現(xiàn)在來(lái)了有趣且相當(dāng)乏味的任務(wù)，即項(xiàng)目的軟件部分！此設(shè)置分為幾個(gè)部分，讓我們開(kāi)始吧。

i) Nano 上的操作系統(tǒng)設(shè)置

首先，當(dāng)我們開(kāi)箱即用 Nano 時(shí)，我們需要安裝操作系統(tǒng)。只需按照下面鏈接的教程進(jìn)行操作即可。

Jetson Nano 入門

ii) 在 Nano 上安裝 ROS

這是棘手的部分。Linux 上安裝 ROS 的教程有很多，但是大部分都已經(jīng)過(guò)時(shí)了，所以我不得不花很多時(shí)間來(lái)弄清楚這一點(diǎn)。

需要注意的一些重要事項(xiàng)：

首先，大多數(shù)教程都介紹了ROS Kinetic 的安裝，但它已經(jīng)過(guò)時(shí)，因此您不能直接使用 pip install 安裝它。因此，我們將不得不使用ROS Melodic 完整桌面版。

首先，大多數(shù)教程都介紹了ROS Kinetic 的安裝，但它已經(jīng)過(guò)時(shí)，因此您不能直接使用 pip install 安裝它。因此，我們將不得不使用ROS Melodic 完整桌面版。

因此，只需按照下面的本教程進(jìn)行操作，但將 kinetic 替換為 Melodic。

因此，只需按照下面的本教程進(jìn)行操作，但將 kinetic 替換為 Melodic。

Jetson Nano 上的 ROS 安裝

如果一切順利，您將能夠看到 catkin_ws 文件夾有 3 個(gè)子文件夾，您可以在此使用catkin_make命令成功編譯。

此外，您可以在終端中運(yùn)行命令“roscore”來(lái)啟動(dòng) ROS 服務(wù)。

iii) 設(shè)置軟件來(lái)運(yùn)行我們的汽車

現(xiàn)在，我們必須安裝運(yùn)行流動(dòng)站所需的所有依賴項(xiàng)。因此，只需按照以下教程進(jìn)行設(shè)置：

1.安裝依賴

SSH 進(jìn)入您的車輛。使用 Ubuntu 或 Mac 的終端。膩?zhàn)?/font>或窗戶。

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade
sudo apt-get install build-essential python3 python3-dev python3-pip libhdf5-serial-dev hdf5-tools nano ntp

或者，您可以從此處為 Jetson Nano 安裝 RPi.GPIO 克隆。這不是默認(rèn)設(shè)置所必需的，但在使用 LED 或其他 GPIO 驅(qū)動(dòng)的設(shè)備時(shí)會(huì)很有用。

2.設(shè)置虛擬環(huán)境

pip3 install virtualenv
python3 -m virtualenv -p python3 env --system-site-packages
echo "source env/bin/activate" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

3.安裝OpenCV

要在 Jetson Nano 上安裝 Open CV，您需要從源代碼構(gòu)建它。從源代碼構(gòu)建 OpenCV 需要一些時(shí)間，所以請(qǐng)放心。如果你遇到困難，這里我是另一個(gè)很好的資源，可以幫助你編譯 OpenCV。

注意：在某些情況下，Python OpenCV 可能已經(jīng)安裝在您的光盤映像中。如果文件存在，您可以選擇將其復(fù)制到您的環(huán)境中，而不是從源代碼構(gòu)建。Nvidia 已經(jīng)表示他們將放棄對(duì)此的支持，因此從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，我們可能會(huì)構(gòu)建它。如果這有效：

mkdir ~/mycar cp /usr/lib/python3.6/dist-packages/cv2.cpython-36m-aarch64-linux-gnu.so ~/mycar/ cd ~/mycar python -c "import cv2"

然后你有一個(gè)工作版本，可以跳過(guò)指南的這一部分。但是，遵循本指南的交換文件部分可以使性能更加可預(yù)測(cè)并解決內(nèi)存抖動(dòng)問(wèn)題。

mkdir ~/mycar cp /usr/lib/python3.6/dist-packages/cv2.cpython-36m-aarch64-linux-gnu.so ~/mycar/ cd ~/mycar python -c "import cv2"

構(gòu)建 OpenCV 的第一步是在 Jetson Nano 上定義交換空間。Jetson Nano 有 4GB 的 RAM。這不足以從源代碼構(gòu)建 OpenCV。因此我們需要在 Nano 上定義交換空間以防止內(nèi)存抖動(dòng)。

# Allocates 4G of additional swap space at /var/swapfile
sudo fallocate -l 4G /var/swapfile
# Permissions
sudo chmod 600 /var/swapfile
# Make swap space
sudo mkswap /var/swapfile
# Turn on swap
sudo swapon /var/swapfile
# Automount swap space on reboot
sudo bash -c 'echo "/var/swapfile swap swap defaults 0 0" >> /etc/fstab'
# Reboot
sudo reboot

現(xiàn)在你應(yīng)該有足夠的交換空間來(lái)構(gòu)建 OpenCV。讓我們使用構(gòu)建 OpenCV 的先決條件來(lái)設(shè)置 Jetson Nano。

# Update
sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade
# Pre-requisites
sudo apt-get install build-essential cmake unzip pkg-config
sudo apt-get install libjpeg-dev libpng-dev libtiff-dev
sudo apt-get install libavcodec-dev libavformat-dev libswscale-dev libv4l-dev
sudo apt-get install libxvidcore-dev libx264-dev
sudo apt-get install libgtk-3-dev
sudo apt-get install libatlas-base-dev gfortran
sudo apt-get install python3-dev

現(xiàn)在您應(yīng)該具備所需的所有先決條件。所以，讓我們繼續(xù)下載 OpenCV 的源代碼。

# Create a directory for opencv
mkdir -p projects/cv2
cd projects/cv2

# Download sources
wget -O opencv.zip https://github.com/opencv/opencv/archive/4.1.0.zip
wget -O opencv_contrib.zip https://github.com/opencv/opencv_contrib/archive/4.1.0.zip

# Unzip
unzip opencv.zip
unzip opencv_contrib.zip

# Rename
mv opencv-4.1.0 opencv
mv opencv_contrib-4.1.0 opencv_contrib

讓我們?yōu)?OpenCV 準(zhǔn)備好我們的虛擬環(huán)境 (env)。

# Install Numpy
pip install numpy==1.16.4

現(xiàn)在讓我們正確設(shè)置 CMake，以便它為我們的虛擬環(huán)境生成正確的 OpenCV 綁定。

# Create a build directory
cd projects/cv2/opencv
mkdir build
cd build

# Setup CMake
cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=RELEASE \
    -D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local \
    -D INSTALL_PYTHON_EXAMPLES=ON \
    -D INSTALL_C_EXAMPLES=OFF \
    -D OPENCV_ENABLE_NONFREE=ON \
    # Contrib path
    -D OPENCV_EXTRA_MODULES_PATH=~/projects/cv2/opencv_contrib/modules \
    # Your virtual environment's Python executable
    # You need to specify the result of echo $(which python)
    -D PYTHON_EXECUTABLE=~/env/bin/python \
    -D BUILD_EXAMPLES=ON ../opencv

cmake 命令應(yīng)顯示配置摘要。確保解釋器設(shè)置為與您的virtualenv 關(guān)聯(lián)的 Python 可執(zhí)行文件。注意：CMake 設(shè)置中有多個(gè)路徑，請(qǐng)確保它們與您下載和保存 OpenCV 源的位置相匹配。

要從 build 文件夾編譯代碼，請(qǐng)發(fā)出以下命令。

make -j2

這需要一段時(shí)間。去喝杯咖啡，或者看場(chǎng)電影。一旦編譯完成，你就差不多完成了。只有幾步之遙。

# Install OpenCV
sudo make install
sudo ldconfig

最后一步是將構(gòu)建的 OpenCV 本機(jī)庫(kù)正確鏈接到您的 virtualenv。

本機(jī)庫(kù)現(xiàn)在應(yīng)該安裝在類似于 /usr/local/lib/python3.6/site-packages/cv2/python-3.6/cv2.cpython-36m-xxx-linux-gnu.so 的位置。

# Go to the folder where OpenCV's native library is built
cd /usr/local/lib/python3.6/site-packages/cv2/python-3.6
# Rename
mv cv2.cpython-36m-xxx-linux-gnu.so cv2.so
# Go to your virtual environments site-packages folder
cd ~/env/lib/python3.6/site-packages/
# Symlink the native library
ln -s /usr/local/lib/python3.6/site-packages/cv2/python-3.6/cv2.so cv2.so

恭喜！您現(xiàn)在已完成從源代碼編譯 OpenCV。

快速檢查您是否正確執(zhí)行了所有操作

ls -al

你應(yīng)該看到一些看起來(lái)像的東西

total 48
drwxr-xr-x 10 user user 4096 Jun 16 13:03 .
drwxr-xr-x  5 user user 4096 Jun 16 07:46 ..
lrwxrwxrwx  1 user user   60 Jun 16 13:03 cv2.so -> /usr/local/lib/python3.6/site-packages/cv2/python-3.6/cv2.so
-rw-r--r--  1 user user  126 Jun 16 07:46 easy_install.py
drwxr-xr-x  5 user user 4096 Jun 16 07:47 pip
drwxr-xr-x  2 user user 4096 Jun 16 07:47 pip-19.1.1.dist-info
drwxr-xr-x  5 user user 4096 Jun 16 07:46 pkg_resources
drwxr-xr-x  2 user user 4096 Jun 16 07:46 __pycache__
drwxr-xr-x  6 user user 4096 Jun 16 07:46 setuptools
drwxr-xr-x  2 user user 4096 Jun 16 07:46 setuptools-41.0.1.dist-info
drwxr-xr-x  4 user user 4096 Jun 16 07:47 wheel
drwxr-xr-x  2 user user 4096 Jun 16 07:47 wheel-0.33.4.dist-info

要測(cè)試 OpenCV 安裝，請(qǐng)運(yùn)行 python 并執(zhí)行以下操作

import cv2

# Should print 4.1.0
print(cv2.__version__)

iv) 設(shè)置 Rp-Lidar A1

現(xiàn)在其他一切都已完成，剩下的唯一設(shè)置就是我們的激光雷達(dá)傳感器。首先，讓我們了解一下我們正在使用的設(shè)備：

關(guān)于 RPLIDAR

RPLIDAR 是由 SlamTec 公司 RoboPeak Team 開(kāi)發(fā)的低成本二維激光雷達(dá)解決方案。它可以掃描 6 米半徑內(nèi)的 360° 環(huán)境。RPLIDAR 的輸出非常適合構(gòu)建地圖、做 slam 或構(gòu)建 3D 模型。

您可以從 SlamTec 主頁(yè) 了解有關(guān) rplidar 的更多信息。

您可以從 SlamTec 主頁(yè)了解更多關(guān)于 rplidar 的信息。

如何構(gòu)建 rplidar ROS 包

將此項(xiàng)目克隆到你的 catkin 的工作區(qū) src 文件夾
運(yùn)行 catkin_make 構(gòu)建 rplidarNode 和 rplidarNodeClient

如何運(yùn)行 rplidar ros 包

檢查rplidar的串口權(quán)限：

ls -l /dev |grep ttyUSB

添加寫(xiě)權(quán)限：（如/dev/ttyUSB0）

sudo chmod 666 /dev/ttyUSB0

有兩種方法可以運(yùn)行 rplidar ROS 包

一、運(yùn)行rplidar節(jié)點(diǎn)，在rviz中查看

roslaunch rplidar_ros view_rplidar.launch

您應(yīng)該在 rviz 中看到 rplidar 的掃描結(jié)果。

二、運(yùn)行 rplidar 節(jié)點(diǎn)并使用測(cè)試應(yīng)用程序查看

roslaunch rplidar_ros rplidar.launch
rosrun rplidar_ros rplidarNodeClient

您應(yīng)該在控制臺(tái)中看到 rplidar 的掃描結(jié)果

如何重新映射 USB 串口名稱

也許您應(yīng)該更改具有讀寫(xiě)權(quán)限的usb設(shè)備端口模式，而不是使端口重新映射為固定名稱。安裝 USB 端口重映射：./scripts/create_udev_rules.sh

使用以下命令檢查重映射：

ls -l /dev | grep ttyUSB

使用以下命令檢查重映射：

ls -l /dev | grep ttyUSB

更改 USB 端口重映射后，您可以更改有關(guān) serial_port 值的啟動(dòng)文件。

RPLidar 框架

RPLidar 幀必須按照 rplidar-frame.png 中顯示的圖片進(jìn)行廣播

如何將 rplidar 安裝到您的機(jī)器人上

rplidar 順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。第一個(gè)范圍來(lái)自前面（帶有線的尾部）。

將激光雷達(dá)傳感器安裝到機(jī)器人上時(shí)，請(qǐng)記住其方向。這是軸的樣子：

現(xiàn)在已經(jīng)完成了，只需嘗試運(yùn)行示例啟動(dòng)文件“view_rplidar”并查看 rviz 中主題“/scan”的掃描結(jié)果。它看起來(lái)像這樣：

Rviz 可視化

現(xiàn)在，為了向我們的應(yīng)用程序添加 slam，有幾種可用的算法。但是，我們?yōu)槲覀兊捻?xiàng)目選擇了Hector Slam 。那么，讓我們繼續(xù)：

Jetson Nano 的 Hector Slam 設(shè)置

我們不能像對(duì) rplidar 那樣使用 Hector slam is the nano 的原生 git hub 存儲(chǔ)庫(kù)。我們需要對(duì) Hector slam 文件進(jìn)行一些更改以使其啟動(dòng)并運(yùn)行。首先，這是您需要運(yùn)行的命令：

cd catkin_ws/src/
git clone https://github.com/tu-darmstadt-ros-pkg/hector_slam

現(xiàn)在，在它被克隆之后，我們需要進(jìn)行以下更改：

在 catkin_ws/src/rplidar_hector_slam/hector_slam/hector_mapping/launch/mapping_default.launch

用替換倒數(shù)第二行

第三行

第四行

在 catkin_ws/src/rplidar_hector_slam/hector_slam/hector_slam_launch/launch/tutorial.launch

將第三行替換為

現(xiàn)在這些更改已經(jīng)完成，我們可以繼續(xù)運(yùn)行以下命令：

cd ..
catkin_make

現(xiàn)在，如果一切按計(jì)劃進(jìn)行，這將成功編譯。這意味著我們已經(jīng)準(zhǔn)備好在我們的 Nano 上運(yùn)行 hector slam。請(qǐng)按照以下步驟操作：

從： http ://wiki.ros.org/kinetic/Installation/Ubuntu 安裝 ROS 完整桌面版本（在 Kinetic 上測(cè)試）
創(chuàng)建catkin工作區(qū)：http ://wiki.ros.org/ROS/Tutorials/CreatingPackage
將此存儲(chǔ)庫(kù)克隆到您的 catkin 工作區(qū)
在你的 catkin 工作區(qū)運(yùn)行 source /devel/setup.bash

運(yùn)行chmod 666 /dev/ttyUSB0或激光雷達(dá)的串行路徑

跑roslaunch rplidar_ros rplidar.launch
運(yùn)行 roslaunch hector_slam_launch tutorial.launch
RVIZ 應(yīng)該打開(kāi) SLAM 數(shù)據(jù)

RVIZ Slam 數(shù)據(jù)將如下所示：

因此，現(xiàn)在我們的系統(tǒng)可以映射周圍環(huán)境。這是一項(xiàng)正在進(jìn)行的工作，很快就會(huì)添加新功能。

現(xiàn)在，讓我們看一下我們將用于該項(xiàng)目的 UV-C 燈規(guī)格：

UV-C 規(guī)格

UV-C Rover 是帶輪子的消毒系統(tǒng)，用于對(duì)房間進(jìn)行消毒。UV-C Rover 上安裝了 2 個(gè)直徑為 T18、帶有 2 針雙端子的 25 瓦 UV-C 燈。每盞燈的平均 UV-C 殺菌波段為 25 nm，在一米距離處的發(fā)射量為 90 μW/cm2。

UV-C 燈規(guī)格

材料清單

現(xiàn)在，我們將粗略估算一下建造整個(gè)項(xiàng)目的成本。正如我們上面所做的那樣，我們將 BOM 分為兩部分：

1.機(jī)械部件

機(jī)械部件 BOM

2.電子元件

電子元件物料清單

因此，從上面的 BOM 表中可以看出，我們基本上可以用不到 800 美元的價(jià)格構(gòu)建一個(gè)功能齊全的原型。實(shí)際上，我們實(shí)際上已經(jīng)構(gòu)建了帶有火箭轉(zhuǎn)向架機(jī)構(gòu)的第一個(gè)漫游者原型，其圖像如下所示：

我們目前正在研究梯形絲杠機(jī)構(gòu)，并使用我們用于該項(xiàng)目的 UV-C 燈進(jìn)行測(cè)試。我們將很快更新所有細(xì)節(jié)。代碼也在進(jìn)行中，git repo 將很快更新。

這完成了我們的項(xiàng)目解釋。請(qǐng)喜歡并分享這個(gè)項(xiàng)目。

謝謝你！