Raspberry Pi y la extensión LiDaR

Publicado por Loli Diéguez en

En esta guía te ayudaremos a configurar la extension LiDAR y Raspberry Pi 4B.

Esta extensión utiliza un rayo láser infrarrojo de baja potencia que cumple con la certificación láser de Clase 1. Tiene una interfaz en serie y el escáner Lidar se puede controlar mediante una señal PWM.

Una de las utilidades que tiene esta extensión LiDAR es la de ayudar a que un robot sepa donde esta. Este dispositivo tiene un láser girando todo el tiempo, el láser rebota en las superficies que rodean al robot donde esté colocado, y el rebote del láser es recogido por el mismo dispositivo, de este modo, es capaz de detectar donde están los objetos que hay a su alrededor

Mostraremos cómo instalar el Sistema Operativo Robot (ROS) para poder usar el LiDAR, usando un script de shell que facilita el proceso de instalación, lo que incluye configurar la interfaz serial en la Raspberry Pi, instalar el controlador y ejecutar una visualización 2D del escaneo Lidar.

Aunque el módulo Lidar es la versión LD06, parte de la documentación y las hojas de datos se refieren al módulo LD19.

Material necesario

  • Modulo Lidar con soporte
  • Kit Raspberry Pi
  • Ordenador Windows / Mac / Linux
  • Monitor HDMI
  • Teclado USB
  • Ratón USB
  • Cable de Ethernet
  • Enrutador y conexión a Internet

Configuración de Raspberry Pi

Antes de agregar el Módulo Lidar, comienza configurando tu Kit Raspberry Pi  de la manera habitual, conecta tu placa a internet y haz todas las actualizaciones normales.

Sistema operativo del robot

El módulo Lidar se basa en el sistema operativo del robot (ROS), y esto es lo que vamos a instalar sobre la Raspberry Pi.

Como este proceso es complejo e implica ejecutar varios comandos bash, te dejamos unos enlaces a estos scripts de shell para facilitar la instalación. 

La instalación de ROS y el script de compilación lidar_ros_setup.sh tarda aproximadamente 2:15 horas en completarse.

  • Abre una Terminal y cambia al directorio de inicio de los usuarios de Pi:
cd
  • Descarga el script y ejecútalo.
curl https://raw.githubusercontent.com/LetsOKdo/ld19/master/lidar_ros_setup.sh | bash
  • Cuando el script haya terminado, reinicia la Pi y prueba con el siguiente comando en el Terminal:
roscore

La salida debería parecerse a esta captura de pantalla y muestra que la instalación de ROS se realizó correctamente:

Captura pantalla de la instalación de ROS

  • Usa Ctrl + C para salir.

 

Habilita la interfaz serie

Habilita el puerto serie de la Raspberry Pi y deshabilita la consola:

  • En el menú principal, haz clic en Preferencias> Configuración de Raspberry Pi .
  • Selecciona la pestaña Interfaces .
  • Haz clic en el botón Puerto serie habilitado .
  • Haz clic en el botón Consola serie deshabilitada .
  • Selecciona Aceptar y reinicia cuando te lo solicite.
  • Selecciona Apagar para apagar de forma segura la Raspberry Pi.
  • Desconecta la fuente de alimentación.
Configuración Raspberry Pi

Adjuntar módulo Lidar

Ahora conecta el módulo Lidar a la Raspberry Pi.

  • Coloca el módulo Lidar en el soporte con el conector hacia los pines.
  • Con dos de los tornillos, fija el módulo al soporte.
  • Orienta el conector del cable (solo se acopla en un sentido) y conéctalo al módulo.
Modulo Lidar
  • Asegúrate de que la Raspberry Pi esté apagada.
  • Orienta la unidad Lidar de modo que esté por encima de los pines del cabezal GPIO.
  • Fija la unidad con los cuatro tornillos restantes.
  • Conecta la toma del cable a los pines GPIO como se muestra a continuación. No sigue la codificación de colores convencional:
Pin Lidar Pin de Raspberry Pi Color Min Típico Max
Pin 1 (TX) Pin 10 (RXD) blanco 0V 3,3 V 3,5 V
Pin 2 (PWM) Pin 12 (PWMO) Amarillo - - 3,3 V
Pin 3 (GND) Pin 6 (GND) rojo 0V 0V -
Pin 4 (P5V) Pin 4 (5 V) Azul 5V 5V 5,5 V

 

Verifica que el conector esté alineado correctamente antes de encender la Raspberry Pi.

Conector alineado del hat con la Raspberry Pi

Controlador LIDAR

  • Conecta la fuente de alimentación y arranca la Raspberry Pi.
  • El cabezal Lidar debe girar en la carcasa y debe verse un LED azul giratorio.
  • Abre una terminal y cambia al directorio de inicio de los usuarios Pi.
cd
  • Descarga el script de instalación del controlador y ejecútalo.
curl https://raw.githubusercontent.com/LetsOKdo/ld19/master/lidar_driver_setup.sh | bash
  • Cuando la secuencia de comandos haya terminado, reinicia la Pi.

Abre una Terminal y prueba con los siguientes comandos:

  • Cambia al directorio de instalación del controlador.
cd ~/ld06
  • Obtén el entorno del controlador.
source devel/setup.bash
  • Ejecuta el controlador.
roslaunch ldlidar ld19.launch

La salida debería parecerse a esta captura de pantalla y muestra que se inició el controlador:

  • Deja la Terminal abierta y en funcionamiento para el siguiente paso.
Pantallazo del inicio  del controlador

Si obtienes un error al iniciar el controlador, verifica que la consola serie esté deshabilitada en la configuración de Raspberry Pi

RVIZ

Este último paso utiliza el software de visualización RViz para mostrar los resultados del escaneo Lidar. Muestra la habitación y los obstáculos alrededor del Lidar en tiempo real.

  • Abre otra Terminal.
  • Inicia RViz con el siguiente comando:

 

rosrun rviz rviz
  • Se abrirá la aplicación RViz.
  • En el menú Archivo, elige Abrir configuración .
  • Vete a / pi / ld06 / rviz y selecciona ldlidar.rviz .

La habitación y los alrededores ahora deberían visualizarse en la cuadrícula 2D en tiempo real.

Pantallazo de la visualización en tiempo real

Una vez que hayas terminado de experimentar:

  • Cierra RViz desde el menú.
  • Utiliza Ctrl + C para cerrar la sesión del controlador.
  • Realiza un apagado seguro de la Raspberry Pi.
  • Desconecta la fuente de alimentación para detener el Lidar.

Conclusión

En este punto deberías tener la misma imagen que antes te hemos mostrado, como verás ahora tienes una manera de enseñar a tu robot donde está situado y podrá evitar objetos, algunos de los robot aspiradores utilizan esta tecnología para reconocer tu casa y así saber por donde han pasado y por donde tienen que pasar.

 


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