Karena presisi yang dibutuhkan di berbagai bidang, seperti pertanian, arkeologi, dan transportasi, laser sering digunakan untuk tujuan seperti penghindaran rintangan, konstruksi peta, atau bahkan otonom navigasi.

Mari kita lihat LiDAR, cara kerjanya, dan bagaimana Anda dapat menggunakannya untuk membuat peta 2D ruang Anda.

Hal-hal yang Anda Perlukan untuk Memindai Kamar Anda

Berikut adalah prasyarat untuk membuat peta 2D ruangan Anda:

  • Laptop atau PC yang menjalankan Server Ubuntu
  • Instalasi ROS
  • Sebuah LiDAR

Apa itu LiDAR?

LiDAR, atau Light Detection and Ranging, juga dapat ditemukan dengan nama lain, LADAR (Laser Detection and Ranging). Ranging) teknologi penginderaan jauh aktif yang mengukur jarak menggunakan cahaya dalam bentuk pulsa laser. Teknologi ini bekerja dengan menyinari pulsa optik pada target dan mengukur karakteristik sinyal balik yang dipantulkan.

Sistem mengukur waktu yang dibutuhkan balok untuk kembali. Secara umum, ini adalah pengukur jarak. Lebar pulsa optik dapat berkisar dari beberapa nanodetik hingga beberapa mikrodetik, dan dapat menargetkan berbagai bahan.

instagram viewer

Koneksi Sistem dan Akuisisi Data Laser

RPLIDAR A1, sensor LiDAR berbiaya rendah yang cocok untuk aplikasi robot dalam ruangan, akan digunakan dalam kasus ini. Ini memiliki bidang pemindaian 360 derajat, frekuensi putar 5,5 hz / 10 hz, dan jarak ranger 8 meter. LiDAR memiliki sistem pemindai jangkauan, sistem motor serta antarmuka komunikasi (port serial/USB).

Sistem mengukur data jarak lebih dari 2000 kali per detik dan dengan output jarak resolusi tinggi. Akibatnya, diperlukan penggunaan beberapa alat untuk memproses dan memvisualisasikan data. Misalnya, Anda dapat menggunakan alat SlamTech RoboStudio atau paket yang disediakan ROS.

Mengapa ROS?

ROS (Sistem Operasi Robot) adalah perangkat lunak yang digunakan oleh komunitas penggemar robotika open source global yang didedikasikan untuk meningkatkan dan membuat robot tersedia untuk semua orang. Ini awalnya dikembangkan oleh Eric Berger dan Keenan Wyrobek di Universitas Stanford. ROS juga memungkinkan Anda memvisualisasikan data sensor, membuat antarmuka, dan menggunakan alat seperti Rviz dan mesin simulasi Gazebo.

Dengan ROS, Anda akan dapat dengan mudah memisahkan kode Anda ke dalam paket yang berisi program kecil, yang disebut node. Node tersebut terhubung melalui topik di mana mereka mengirim dan menerima pesan.

Dalam proyek ini, Anda akan menggunakan rplidar_ros, paket ROS yang dirancang khusus untuk pengumpulan data LiDAR. Paket hector_slam akan digunakan nanti untuk pembuatan peta.

Langkah 1: Instalasi ROS

Setelah menginstal Server Ubuntu, buka terminal Anda dan jalankan perintah berikut untuk memastikan indeks paket Debian Anda mutakhir. Perbedaan antara pembaruan dan peningkatan sudah tercover.

sudo tepat memperbarui

Langkah selanjutnya adalah menginstal ROS.

sudo tepat Install ros-noetic-desktop-penuh

Anda dapat menguji ROS dengan menjalankan roscore, yang akan berfungsi sebagai bukti pemasangan yang benar.

roscore

Langkah 2: Dapatkan Pemindaian Pertama Anda

Pertama, jalankan perintah berikut untuk menginstal rplidar_ros kemasan:

sudo tepat-Dapatkan instal ros-noetic-rplidar-ros

Itu rplidar_ros paket termasuk skrip dan file peluncuran yang diperlukan untuk mendapatkan dan memvisualisasikan data pemindaian LiDAR.

Setelah Anda menyelesaikan perangkat lunak Anda, hubungkan LiDAR Anda ke PC Anda melalui port USB. LiDAR akan mulai berputar, tetapi tidak akan memancarkan laser apa pun kecuali Anda menjalankan perintah berikut yang memanggil file peluncuran ROS.

roslaunchrplidar_rosrplidar.meluncurkan

Dengan menjalankan perintah ini, Anda dapat melihat jarak pantulan yang dipublikasikan dalam topik yang disebut /scan.

rotopik gema /scan

Anda akan melihat representasi data pemindaian laser yang belum diproses di terminal Anda:

Untuk memvisualisasikan data tersebut, buka terminal lain, pastikan untuk tidak menutup terminal lain yang sedang berjalan yang mengambil data dari pemindai laser, dan luncurkan Rviz, alat visualisasi.

rosrun rviz rviz

Mengubah Bingkai Tetap ke Laser, lalu klik menambahkan tombol di sudut kiri bawah jendela dan pilih Pemindaian Laser. Terakhir, atur topik LaserScan ke /scan, dan Anda akan dapat melihat pemindaian LiDAR secara real-time.

Jika Anda mengalami kesulitan mendapatkan scan pertama Anda, Bisa jadi karena perangkat Anda tidak berwenang untuk berkomunikasi data melalui serial. Untuk memperbaikinya, jalankan perintah berikut dan lanjutkan dengan langkah sebelumnya.

sudo chmod 777 /dev/ttyUSB0

Langkah 3: Luncurkan Pemetaan

Setelah Anda menguji LiDAR Anda dan memastikan bahwa LiDAR berfungsi dengan baik, langkah selanjutnya adalah mulai memindai wilayah yang Anda minati. Untuk ini, Anda memerlukan paket tambahan yang disebut Hector Slam (di mana "Slam" adalah singkatan dari "Lokalisasi dan pemetaan simultan").

Seperti sebelumnya, jalankan perintah berikut untuk menginstal paket itu:

sudo tepat-Dapatkan instal ros-noetic-hector-slam

Sebelum menjalankan pemindaian, ubah beberapa parameter seperti yang ditunjukkan di bawah ini. Cari tutorial.launch dalam paket hector_slam dengan menggunakan roscd memerintah.

roscd hector_slam_launch

Perintah nano akan membiarkan Anda membuka file Anda dan mengeditnya.

nanotutorial.meluncurkan

Anda mungkin mengalami izin file Linux kesalahan yang dapat diselesaikan dengan perintah ini:

sudochmod 777 tutorial.meluncurkan

Berikut adalah contoh eksekusinya:

Langkah selanjutnya adalah mengubah baris seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

Langkah terakhir adalah mengeksekusi baris ini.

roslaunchhector_slamtutorial.meluncurkan

Mulai gerakkan LiDAR Anda secara perlahan di sekitar ruangan Anda untuk hasil terbaik karena membuat peta paling efektif saat bergerak perlahan. Anda dapat mengaktifkan lintasan dan bereksperimen dengan pengaturan pemindaian laser.

Anda dapat memanfaatkan SLAM dalam ruangan untuk memindai seluruh rumah menggunakan laptop dan LiDAR seperti yang ditunjukkan dalam video di bawah ini. Hasil dapat ditingkatkan dengan mengintegrasikan sensor tambahan, dan kemudian menggabungkan data dari kedua sumber.

Langkah 4: Menyimpan dan Mengedit Peta Anda

Jalankan perintah berikut setelah Anda selesai memindai untuk menyimpan peta:

rostopic pub syscommand std_msgs/String "savegeotiff"

Dalam skenario ini, imagemagick dapat digunakan untuk mengonversi peta ke file gambar PNG, jalankan kedua perintah ini untuk menyelesaikan instalasi dan konversi.

sudo tepat-Dapatkan instal imagemagick
mengubahpeta yang dipindai.pgmMyPngMap.png

Dapatkan Lebih Banyak Penggunaan Dari LiDAR

Menggunakan LiDAR dan PC, Anda dapat melakukan pemindaian 2D. Anda dapat meningkatkan pemindaian Anda dengan menambahkan kamera kedalaman, seperti Kinect, dan mengintegrasikan dua jenis data yang dikumpulkan.

Teknologi yang sama dapat ditemukan di beberapa model iPhone dan iPad kelas atas, di mana LiDAR terintegrasi ke dalam kamera modul di bagian belakang perangkat, memungkinkan pengembangan peta 3D, pengukuran jarak, dan augmented reality aplikasi.