ROS2 ROVER Project

Dies ist das erste ROS2-Robotik Projekt das wir durchführen. Daher sind sicherlich einige Implementierungen die durchgeführt werden nicht ROS2 optimiert, stellen aber eine funktionierende Grundlage für weitere Arbeiten zur Verfügung

Robot-Rover Projekt basierend auf ROS2 auf einem Raspberry PI4 oder PI5. Akuell arbeiten wir getrennt mit zwei Rover die beide zwar auf ROS2 basieren aber doch unterschiedlich konfiguriert sind

Historie

Version	Datum	Inhalt
0.2	2025-07-31	Einführung LiveCycleNodes, I2C_Node für gekapselten I2C-Zugriff, Trennung Config files pro Node
0.1	2025-06-22	initialer upload, Rover fährt grundlegene ROS2 Struktur funktioniert, ESP32 FW ok, Gamepad F710 ok, LIDAR ok

ROS2-HUMBLE

Hardware: Raspberry PI4, 4GB RAM, SD-Card

• OS: Ubuntu 22.04
• ROS2: Humble
• LIDAR: YDLidar TMini Pro
• Antrieb: 8x Dynamixel AX12+ Servos, 4 für Antrieb, 4 für Lenkung (Allradlenkung) Steuerung:** Gampad Logitech F710
• Autonom: in Arbeit
• Kamera: in Arbeit

ROS2-JAZZY

• Hardware: Raspberry PI5, 8GB RAM, SSD
• OS: Ubuntu 24.04
• ROS2: Jazzy
• LIDAR: YDLidar TMini Pro
• Antrieb: 8x Dynamixel AX12+ Servos, 4 für Antrieb, 4 für Lenkung (Allradlenkung)
• Steuerung: Gampad Logitech F710
• Autonom: in Arbeit
• Kamera: in Arbeit

Ziel des Projektes

Ziel des Projektes ist ein autonomer Rover Roboter zu bauen, basierend auf ROS2 und diverser Sensoren.

• Komplexere Ansteuerung der Antriebskette durch einen Allradantrieb und Allradlenkung
• ROS2 lernen und verstehen
• Auslagerung von Funktionalität auf einen ESP32 inkl. der Erstellung der Firmware und Kommunikation mit dem PI (Host)
• Visualisierung des Rovers über RVIZ
• LIDAR-Sensor für die Hindernis-Erkennung
• Kamera für Objekterkennung, Hindernis-Vermeidung
• Navigation-Planning
• SLAM
• Odometrie
• ...

Aktuelle Herausforderungen & Schwierigkeiten

• ROS2 param.yaml File wird nicht richtig an die Nodes übergeben und somit können Parameter von Nodes nicht ausgelesen werden
• Bei Erststart, starten direkt die Antriebsräder :-O. Fehlerursache muss in der Firmware liegen oder im driver_controller_node.py der einen unsinnigen Befehl weiterleitet
• Genereller Umgang mit Fehlern nicht oder nur ungenügend implementiert. Robustheit gegen Fehler noch nicht verfügbar
• Konfiguration der Antriebseinheiten aktuell in der ESP32-Firmware fest hinterlegt, das hat den Nachteil, das wir grundsätzlich zwischen Rover 1 und Rover 2 zwei unterschiedliche FW kompilieren müssen. Idee: Konfiguration auslagern und die Grundkonfiguration z.B. einem ESP32 SPIFF File ablegen.

Die ROVER Fahrzeuge

Bildmaterial

Antrieb und Lenkung

Der Rover hat eine Allrad-Lenkung und wird von vier Antriebseinheiten gesteuert. Jede Antriebseinheit besteht aus zwei Dynamixel-AX12+ Servos. Ein Servo für den Radantribe (Velocity), ein Servo für die Lenkung des Rades (Steering). Angesteuert werden alle Servos über ein Dynamixel-BUS-Protokol (1.0 nicht 2.0!). Die dazugehörige Firmware wurde in einen ESP32 implementiert und bietet eine I2C Schnittstelle für die Kommunikation mit des Raspberry PI. Zur Ansteuerung von Dynamixel-Servos bedarf es einer kleinen Elektronik die exaktes Timing und Flanken für das BUS-Protokoll bereitstellt und basiert auf eine SN74LS241 und einem LevelShifter von 3.3v auf 5v.Details siehe ESP32-Schaltplan bzw. unter doc/esp32 die dazugehörigen Dokumentationen

Start des Rovers

• login per SSH auf den PI des Rovers
• Wechsel in den Folder ros2_ws
• ROS2-Environment aktivieren : source install/setup.bash
• ROVER starten (ohne RVIZ): ros2 launch rover rover_full.launch.py params-file:=install/rover/share/rover/config/rover.yaml lidar_model:=ydlidar use_rviz:=false
• ROVER starten (mit RVIZ): ros2 launch rover rover_full.launch.py params-file:=install/rover/share/rover/config/rover.yaml lidar_model:=ydlidar use_rviz:=true

Aktuelle Folderstruktur (Stand 2025-06-22)

.
├── README.md
├── config
│   ├── rover.yaml
│   ├── rover.yaml.old
│   ├── rviz
│   │   └── rover.rviz
│   └── urdf
├── doc
│   ├── class_diagram.md
│   ├── esp32
│   │   ├── firmware_overview.md
│   │   ├── i2c_protokoll_v1.md
│   │   └── i2c_protokoll_v2.md
│   ├── images
│   ├── komponenten_diagram.md
│   ├── odometrie_allgemein.md
│   ├── ros2_docs
│   │   ├── ros2_commands.md
│   │   ├── ros2_commands.pdf
│   │   ├── ros2_launch_example.md
│   │   ├── ros2_launch_example.pdf
│   │   ├── ros2_micro_ros_details.md
│   │   ├── ros2_micro_ros_details.pdf
│   │   ├── ros2_micro_ros_esp32.md
│   │   ├── ros2_micro_ros_esp32.pdf
│   │   ├── ros2_slam_tool.md
│   │   ├── ros2_themen_welt.md
│   │   └── ros2_themen_welt.pdf
│   ├── ros2_launch_nachschlagewerk.md
│   ├── ros2_launch_styleguide.md
│   ├── rover_architektur.md
│   ├── rover_architektur_.md
│   ├── rover_architektur_tmp.html
│   ├── rover_full.launch.md
│   └── rover_module_doc.md
├── launch
│   ├── rover.launch.py
│   ├── rover_full.launch copy.py
│   ├── rover_full.launch.py
│   ├── rover_full.launch_20250501.py
│   ├── rover_param.launch.py
│   └── rover_param2.launch.py
├── package.xml
├── resource
│   └── rover
├── scripts
│   ├── lifecycle_dashboard.py
│   └── lifecycle_status_marker.py
├── setup.cfg
├── setup.py
├── src
│   ├── esp32
│   │   ├── esp32_rover
│   │   │   ├── deprecated
│   │   │   │   ├── __main_jsonData.cpp__20250419
│   │   │   │   ├── __old_rover.h__
│   │   │   │   ├── __old_rover_utils.h__
│   │   │   │   ├── __test__main.cpp__
│   │   │   │   └── _main_20250302_wifiversion.cpp_
│   │   │   ├── doc
│   │   │   │   ├── Document 6.md.md
│   │   │   │   ├── Rover_ESP32_Firmware_Doku.md
│   │   │   │   ├── Rover_ESP32_Firmware_rover_utils.md
│   │   │   │   ├── readme_esp32.md
│   │   │   │   ├── readme_esp32.md.sb-8cb1a911-kIORDL
│   │   │   │   └── readme_ros2_loops.md
│   │   │   ├── esp32_rover.code-workspace
│   │   │   ├── include
│   │   │   │   ├── DynamicArray.h
│   │   │   │   ├── README
│   │   │   │   ├── i2c_helper.h
│   │   │   │   ├── led_info.h
│   │   │   │   ├── rover.h
│   │   │   │   └── rover_utils.h
│   │   │   ├── lib
│   │   │   │   └── README
│   │   │   ├── platformio.ini
│   │   │   ├── src
│   │   │   │   └── main.cpp
│   │   │   └── test
│   │   │       └── README
│   │   └── esp32_rover.zip
│   └── rover
│       ├── __depr_drive_controller_node.py__
│       ├── __init__.py
│       ├── __pycache__
│       │   ├── __init__.cpython-312.pyc
│       │   ├── drive_controller_node.cpython-312.pyc
│       │   ├── driver_controller_node.cpython-312.pyc
│       │   ├── led_node.cpython-312.pyc
│       │   ├── manual_control_node.cpython-312.pyc
│       │   ├── navigation_node.cpython-312.pyc
│       │   ├── odom_node.cpython-312.pyc
│       │   ├── sensor_node.cpython-312.pyc
│       │   └── vision_node.cpython-312.pyc
│       ├── control
│       │   ├── __init__.py
│       │   ├── __pycache__
│       │   │   ├── __init__.cpython-312.pyc
│       │   │   └── led_pattern.cpython-312.pyc
│       │   ├── kinematics_model.py
│       │   ├── led_pattern.py
│       │   └── ws2812.py
│       ├── driver_controller_node.py
│       ├── hardware
│       │   ├── __init__.py
│       │   ├── __pycache__
│       │   │   ├── __init__.cpython-312.pyc
│       │   │   ├── i2c_driver.cpython-312.pyc
│       │   │   ├── lidar_driver.cpython-312.pyc
│       │   │   ├── rover_driver.cpython-312.pyc
│       │   │   ├── servo_driver.cpython-312.pyc
│       │   │   ├── steering_driver.cpython-312.pyc
│       │   │   ├── velocity_driver.cpython-312.pyc
│       │   │   ├── xv11_neato.cpython-312.pyc
│       │   │   └── ydlidar_tminiplus.cpython-312.pyc
│       │   ├── i2c_driver.py
│       │   ├── lidar_driver.py
│       │   ├── rover_driver.py
│       │   ├── xv11_neato.py
│       │   └── ydlidar_tminiplus.py
│       ├── led_node.py
│       ├── navigation_node.py
│       ├── odom_node.py
│       ├── perception
│       │   ├── __init__.py
│       │   ├── image_processor.py
│       │   └── obstacle_detector.py
│       ├── rover_config.py
│       ├── sensor_node.py
│       ├── sensors
│       │   ├── __init__.py
│       │   ├── __pycache__
│       │   │   ├── __init__.cpython-312.pyc
│       │   │   ├── battery_sensor.cpython-312.pyc
│       │   │   ├── lidar_sensor.cpython-312.pyc
│       │   │   └── sensor_interface.cpython-312.pyc
│       │   ├── battery_sensor.py
│       │   ├── camera_sensor.py
│       │   ├── lidar_sensor.py
│       │   ├── sensor_interface.py
│       │   └── ultrasound_sensor.py
│       └── vision_node.py
├── src_rover.code-workspace
└── test
    ├── i2c_binary_test.py
    ├── i2c_check_pi5.py
    ├── i2c_json_test.py
    ├── i2c_simple_test.py
    ├── test_copyright.py
    ├── test_flake8.py
    └── test_pep257.py