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本页面包含了关于SLAMWARE Kit套件介绍及用法等重要内容,并附有基于HCR平台的设计案例供参考。



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Table of Contents
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简介

SLAMWARE 开发套件包含了方便用户对SLAMWARE模块化自主定位导航解决方案进行评估和早期开发所需的配套工具。用户只需将SLAMWARE核心导航模块固定至其接口扩展板SLAMWARE Breakout上,然后将雷达,电源及电脑连接至扩展板对应接口,即可通过配套的图形工具观察结果并进行软硬件开发。

包含组件

  • SLAMWARE模块化自主定位导航解决方案的核心模块(简称SLAMWARE核心模块)

基于RPLIDAR提供实时定位和自主导航功能,同时支持串口和以太网交互导航信息。具体规格信息请参考SLAMWRAE Core数据手册。

  • SLAMWARE Breakout

    SLAMWARE核心模块扩展板,用于提供可直接和A1/A2 雷达,网络,PC,电机及各种传感器等连接通讯的接口,方便用户基于该核心模块进行相关硬件或软件开发。

  • RPLIDAR A1 或 RPLIDAR A2

    用于实现二维平面内一定范围内的360度全方位激光测距扫描,实时产生的所在空间平面点云地图信息可由SLAMWARE核心模块用于实现实时定位和自主导航功能。

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基本用法

模组连接

接口示意图

组件连接示意图

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连接至电脑

将开发套件连接至PC有多种方式,Breakout上设计了通用网口,可直接通过网线将开发套件连接至PC以方便用户进行调试。而基于实际开发应用的需要,该套件同时支持无线连接,分别有 AP模式及Station模式。下面将基于无线连接对如何连接至PC进行介绍。

AP模式

此模式下,SLAMWARE Core本身作为一个WiFi热点,当用户设备通过Wifi或者有线网络连接该WiFi热点时,会通过DHCP获得一个IP地址,而后通过192.168.11.1来访问设备,此模式为SLAMWARE core出厂的预置模式。

将组件Breakout开关拨动至on,约30秒左右雷达转动表示SLAMWARE 套件启动,通过电脑Wifi 扫描您将看到一个名为SLAMWARE-XXXXXXXXXXXX的SSID,直接连接此SSID即可连上SLAMWARE 套件。自动分配网段为192.168.11.1。

Station 模式

此模式下,SLAMWARE Core本身作为一个WiFI设备,连接到其他的WiFi热点上。同时SLAMWARE Core会自动成为无线网桥,为High Speed Bus上的设备分配IP地址并提供外网访问服务。

您可将SLAMWARE套件配置成Station模式连接外部局域网。具体配置步骤参考下一章节。

AP模式转换为Station模式步骤

  1. AP模式下,使用电脑连上设备的AP,在Chrome地址栏输入192.168.11.1登录至Portal,需要输入用户名和密码(默认用户名:admin 默认密码: admin111)。之后进入默认的Status页面 >选择右上角Administration菜单>选择左边栏Configurate WiFi选项>选择Scan WiFi Network


  2. 在打开的如下页面Select Network的下拉选项中选择对应的WiFi
  3. 输入正确密码,并点击Submit
  4. 如下页面表示WiFi配置成功
  5. 可在Status页面确认网络模式及WiFi是否配置正确

Breakout 相关接口介绍

Breakout 特性

最大额定值

范围

供电电压

9V ~24V

IO 电压

-0.3V ~3.6V

工作温度/储藏温度

-20oC ~+60oC

电气特性

符号

参数

最小值.

典型值.

最大值.

单位

VDD

系统额定工作电压

4.75

5

5.25

V

IDD

系统电流消耗

-

-

1000

mA

VDD_IO

数字接口电压范围

2.6

3.3

3.6

V

IDD_IO

数字接口电流消耗

-

-

TBD

mA

VDIL

数字输入低电平

-

-

0.2*VDD_IO

V

VDIH

数字输入高电平

0.8*VDD_IO

-

-

V

VDOL

数字输出低电平

-

-

0.2*VDD_IO

V

VDOH

数字输出高电平

0.8*VDD_IO

-

-

V

ISTANDBY

电流消耗@关机模式

-

-

TBD

mA


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Breakout接口及引脚定义

接口编号

接口名称

说明

J8

电源接口

GND VCC输入电压9-24V,电流1A(接口尺寸5.5*2.1mm)

SW1

开关接口

ON表示,OFF表示关机

J9

网络接口

RJ45标准8位模块化接口

A1

A1雷达接口

详细引脚定义请参考RPLIDAR A1接口引脚定义

A2

A2雷达接口

详细引脚定义请参考RPLIDAR A2接口引脚定义

J10

Mini PCI-E接口

连接SLAMWARE Core

J7

USB接口

通过CP2102连接到MCU的TX3和RX3。

J1(MOTO)

电机接口

详细引脚定义请参考电机接口引脚定义

J3(SONAR)

超声波接口

详细引脚定义请参考超声波传感器接口引脚定义

J22

红外及碰撞传感器接口

详细引脚定义请参考红外及碰撞传感器接口引脚定义

J21

GPIO通用接口

详细引脚定义请参考通用接口引脚定义

J15

SWD烧录接口

详细引脚定义请参考SWD烧录接口引脚定义

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RPLIDAR A1 接口引脚定义(A1)

编号

名字

描述

1

VMOTO

RPLIDAR A1电机供电,5V

2

LPWM

RPLIDAR A1电机PWM调速信号,高有效

3

GND

RPLIDAR A1 测距核心地线

4

5V

RPLIDAR A1 测距核心供电

5

RX

RPLIDAR A1 测距核心数据输入

6

TX

RPLIDAR A1 测距核心数据输出

7

GND

RPLIDAR A1 测距核心地线

RPLIDAR A2 接口引脚定义(A2)

编号

名字

描述

1

LPWM

RPLIDAR A2电机PWM调速信号,高有效

2

GND

RPLIDAR A2 测距核心地线

3

TX

RPLIDAR A1 测距核心数据输出

4

RX

RPLIDAR A1 测距核心数据输入

5

VMOTO

RPLIDAR A1电机供电,5V

电机 接口引脚定义(J1)

Info

电机接口分为左右两组。


编号

丝印名(全称)

GPIO(复用功能)

描述

1

PWM (MOTO_L_PWM)

PE14

PWM调速信号

2

PWM (MOTO_R_PWM)

PE13

PWM调速信号

3

F_EN (MOTO_LF_EN)

PD4

正转使能

4

F_EN (MOTO_RF_EN)

PD6

正转使能

5

B_EN (MOTO_LB_EN)

PD9

反转使能

6

B_EN (MOTO_RB_EN)

PD7

反转使能

7

I_MON (MOTO_LI_MONITOR)

PD5

电机电流检测

8

I_MON (MOTO_RI_MONITOR)

PC5

电机电流检测

9

GND_DET (GND_L_DETECT)

PD1

电机抬起检测

10

GND_DET (GND_R_DETECT)

PD10

电机抬起检测

11

ENCD (ENCODER_L_SENSOR)

PD3

电机编码器输入

12

ENCD (ENCODER_R_SEN SOR)

PD2

电机编码器输入

13

GND

GND

电机地线

14

GND

GND

电机地线

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超声波传感器接口引脚定义(J3)

Info

超声波传感器接口引脚分为四组。


编号

丝印名(全称)

GPIO(复用功能)

描述

1

5V

5V

超声波电源

2

TRIG (SONAR_TRIG1)

PE10

控制端

3

ECHO (SONAR_ECHO1)

PE5

接收端

4

GND

GND

地线

5

5V

5V

超声波电源

6

TRIG (SONAR_TRIG2)

PE11

控制端

7

ECHO (SONAR_ECHO2)

PE7

接收端

8

GND

GND

地线

9

5V

5V

超声波电源

10

TRIG (SONAR_TRIG3)

PE12

控制端

11

ECHO (SONAR_ECHO3)

PE8

接收端

12

GND

GND

地线

13

5V

5V

超声波电源

14

TRIG(SONAR_TRIG)

PE15

控制端

15

ECHO (SONAR_ECHO4)

PE9

接收端

16

GND

GND

地线


红外线及碰撞传感器引脚定义(J22)

编号

丝印名(全称)

GPIO(复用功能)

描述

1

HOME_IR_R3

PD14

充电桩IR3接收

2

HOME_IR_R2

PD13

充电桩IR2接收

3

HOME_IR_R1

PD12

充电桩IR1接收

4

BOTTOM_IR_R1

PC2

IR接收1

5

BOTTOM_IR_R2

PC1

IR接收2

6

BOTTOM_IR_R3

PC4

IR接收3

7

BOTTOM_IR_R4

PA4

IR接收4

8

BOTTOM_IR_EN

PC7

防跌落IR使能

9

BUMP_R (BUMP_DETECT_R)

PB13

右碰撞接口

10

BUMP_L (BUMP_DETECT_L)

PB5

左碰撞接口

11

TX2 (UART2_TX)

PA2

-

12

RX2 (UART2_RX)

PA3

-

13

GND

GND

地线

14

GND

GND

地线

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SWD烧录接口引脚定义(J15)

编号

名字

描述

1

GND

地线

2

SWCLK

串行时钟输入

3

SWDIO

串行数据输入输出

4

NRST

复位

通用I/O口(J21)

编号

丝印名(全称)

GPIO(复用功能)

描述

1

PA0

PA0

IO/ADC/PWM

2

PE4

PE4

IO

3

PE3

PE3

IO

4

PE2

PE2

IO

5

PA6

PA6

IO/ADC/PWM

6

PB9

PB9

IO/PWM

7

PB8

PB8

IO/PWM

8

PC3

PC3

IO/ADC

9

PB15

PB15

IO

10

GND

地线

地线

J23

编号

名字

描述

1

5V

5V

2

5V

5V

3

GND

GND

4

GND

GND

J16

编号

名字

描述

1

VCC_3

3.3V电源

2

BOOTO

单片机boot0


其它

  • BUTTON:单片机Reset
  • 指示灯 D1:电源指示灯
  • U6:用户指示灯

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开发参考

如需基于SLAMWARE SDK进行应用开发,SLAMTEC提供了可支持Windows, Linux, Android等多个操作系统的配套SDK。请参考相关SDK文档了解详情。

固件编译

我们提供了开源参考固件,请至SLAMTEC官网下载SLAMWARE Breakout最新的开源固件。

开源固件基于IAR 7.60开发平台,IAR官网下载7.60或以上版本并安装,使用该开发环境需要License,请自行向IAR购买。

搭建好IAR开发环境后,请打开参考固件目录 firmware\ref_public\base_ref\下的base_ref.eww 工程文件,即可开始固件开发。

用户可以直接在IAR程序中,点击菜单中的Project->Make,来编译工程。如果无其他问题,在目录 firmware\ref_public\base_ref\output\debug\Exe\下将生成固件文件 base_ref.hex,具体的开发过程,请参考IAR及STM32的相关开发文档。

Info
title参考信息

固件烧录

如果需要将上述步骤中自行开发的固件base_ref.hex更新到Breakout开发板上,用户需将TTL串口转USB转接线连接至J14的TX和RX脚,GND连接至J15的GND脚,并短接J16。跳线方式如下图所示:

然后重新上电。此时,启动STM32的Flash Loader,即可通过串口将新固件烧录到Breakout的STM芯片中。

工具介绍

图形工具Robot Studio

简要介绍

在SLAMWARE SDK的bin目录下,我们提供了一款名为Robot Studio的图形化工具用于调试和使用SLAMWARE设备。通过输入设备的ip地址即可在该工具上登录至设备并进行相关操作。

功能概览

  • 地图编辑器
  • 定位机器人
  • 定位及建图相关操作
  • 虚拟墙相关操作
  • 运动控制相关操作
  • 其他操作

后台管理及诊断工具Portal

SLAMWARE配备有Portal后台管理工具,用户可通过连接至设备的ip查看相关信息并进行相关管理操作。登陆该后台管理工具可参考“连接至PC”小节说明。在其后台管理界面的Status页面可查看模块信息(如SSID,LIDAR型号,设备SN,固件版本等),在Administration 页面可对模块进行一系列操作(如重启模块,更新固件,开启Debug模式,配置Wifi,开启SLAMWARE Core诊断模式,修改Debug选项,修改管理员密码等)。

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参考设计案例(基于HCR平台)

硬件平台

系统组成

  • SLAMWARE Core
  • SLAMWARE Breakout 3.0
  • RPLIDAR A2
  • HCR家用机器人开源项目平台
  • Arduino四路电机驱动板
  • 大电流锂聚合电池
  • 杜邦线若干
  • VCC/GND扩展板(自制)

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平台搭建

请参照HCR安装说明书搭建好HCR平台的下面两层,即完成左右电机,万向轮,碰撞传感器和超声波传感器的装配即可。

将Breakout 3.0, 电机驱动板,RPLIDAR A2,锂电池,VCC/GND扩展板分别固定至HCR平台上。


Note
titleNote

注意:雷达在安装时,尽量不要挡住雷达的视野,以免影响雷达的扫描效果。

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连接

Breakout 各接口与对应组件间连接如下:

Breakout 3.0接口

对应连接组件

备注

J10

SLAMWARE core

请注意在Slamware Core上固定好天线

A2

RPLIDAR A2

*

J3

超声波

将每一组超声波传感器的GND,Trig,ECHO和VCC四个引脚分别用杜邦线连接至Breakout 3.0的J3接口的对应位置(注:J3接口最多可支持4组超声波传感器,如需要支持更多数量的超声波传感器,请通过J21的GPIO接口进行扩展,固件最多可支持8组超声波传感器)。

J22

碰撞传感器

VCC/GND扩展板

将每一组碰撞传感器Data引脚分别用杜邦线连接至Breakout 3.0的J22接口的L引脚和R引脚,然后将每组碰撞传感器的GND和VCC引脚连接至VCC/GND扩展板的对应引脚(注:J22接口最多可支持2组碰撞传感器,如需要支持更多数量的碰撞传感器,请通过J21 GPIO接口进行扩展。如本案例增加第三组碰撞传感器时,将该组碰撞传感器的Data引脚连接至J21 GPIO接口的PB8引脚。固件最多可支持8组碰撞传感器)。

J1

电机驱动板

 

L列PWM引脚

电机驱动板引脚3

L列B_EN引脚

电机驱动板引脚12

R列PWM引脚

电机驱动板引脚4

R列B_EN引脚

电机驱动板引脚11

HCR左右轮电机,电机驱动板,VCC/GND扩展板及Breakout 的J1 接口之间的连接如下:

HCR电机引脚

电机驱动板/扩展板/J1引脚

HCR L电机引脚moto-(黑)

L电机驱动板M2-

HCR L电机引脚moto+(红)

L电机驱动板M2+

HCR L电机引脚 VCC(黄)

VCC/GND扩展板的VCC脚

HCR L电机引脚 GND(绿)

VCC/GND扩展板的GND脚

HCR L电机引脚 A(蓝)

不连接

HCR L电机引脚 B(橙)

J1接口L列的ENCD脚

HCR R电机引脚moto-(黑)

R电机驱动板M2-

HCR R电机引脚moto+(红)

R电机驱动板M2+

HCR R电机引脚 VCC(黄)

VCC/GND扩展板的VCC脚

HCR R电机引脚 GND(绿)

VCC/GND扩展板的GND脚

HCR R电机引脚 A(蓝)

不连接

HCR R电机引脚 B(橙)

J1接口R列的ENCD脚

固件配置及烧录

STM32固件配置

底盘的固件代码需要修改为适应当前底盘的具体参数,请使用slamware_config_tool.exe工具来自动生成配置文件。打开slamware_config_tool.exe工具后请对如下主要参数进行配置。

所有参数配置完成之后,点击右上角的Export按钮,保存配置文档为binary_config.c, 并放入工程的源代码中。

对象

对应参数

单位

备注

Robot

Robot Diameter

m

请根据设备实际尺寸进行设置。

Bumper/ Sonar

x

m

-

y

m

z

m

Yaw

LIDAR Installation

Pose

x

m

系统坐标系详情请参考后附示意图

y

m

Yaw

Motion Planning

Side Margin

m

请根据设备实际情况进行设置。

Bump Handle Strategy

-

可选Default或 Stop

Feature

Has IR Tower

-

勾选表示设备配备有红外灯塔

Automatically charging

-

勾选表示启动自动回充功能。

Battery Level to Go Home

-

取值于0% 至100%之间

设置后,当底盘电量低于此参数时,设备将自动返回充电座充电。

Battery Level to Resume

-

取值于0% 至100%之间

设置后,当底盘电量高于此参数时,设备将继续执行之前未完成任务。

系统坐标系定义

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代码修改

  • PID控制算法参数调试方法:逐渐从0增大P值和I值,至小车能够快速响应且未开始抖动。此实验平台的参考值为P=1, I =0.2, D=0. 亦可自行设置motor.c中的PID参数达到理想效果。
  • 每米脉冲数计算方法:此电机可以输出每转663个脉冲反馈信号,轮子的直径为13CM,计算可以得知每米相当于2.45转,所以每米脉冲数为663 * 2.45 = 1624(motor.h中设置)

固件烧录

请使用TTL串口转USB转接线连接至J14的TX和RX脚,GND连接至J15的GND脚,并短接J16 BOOT0。接线图如下图所示:

然后使用烧录工具(如FlyMcu, 本文档以该工具为例进行介绍)将改好的固件烧入MCU。烧录完毕后请将接线恢复至正常状态。

调试及开发

输出底盘调试信息

如需输出调试信息,在配置MCU固件代码时,可连接J7调试输出口至电脑USB,然后使用串口输出工具(如SSCOM工具, 本文以该工具为例进行介绍)查看调试信息。

  1. 在底盘代码中加入DBG_OUT(),格式与printf()一致。

    No Format
    DBG_OUT("odom %d: %d, %d\r\n", cnt, (int)_lastEncoderTicksDelta[cnt], (int)_lastOdometerSpeedAbs[cnt])


  2. 连接J7和电脑的COM口,使用串口输出工具查看调试信息。

查看底盘状态

  1. 使用串口线连接底盘Control Bus串口和电脑COM口,如下图所示:
  2. 使用slamware_console.exe测试底盘状态。
    使用该工具来测试底盘的配置信息和所有传感器的状态。另外,可以用此工具的run命令(两轮电机可以用此命令,三轮全向轮需用vrun命令,具体步骤请见slamware_console工具操作指南)来测试电机的工作情况。
    详情请参考

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查看系统状态

  1. 请使用电脑连上SLAMWARE Core的AP
  2. 打开Chrome浏览器并在地址栏输入192.168.11.1
  3. 选择右上角Administrator后,打开左侧disgnose slamware core,然后选择enable diagnosis

    Note
    title注意

    此时系统会重启。


  4. 判断雷达是否有噪声,碰撞传感器和超声波传感器和实际情况相比,是否状态一致。
  5. 观察如下诊断界面并从如下两方面判断各个传感器是否工作正常。

    • 安装位置是否正确
    • 触发状态是否正确

使用Robot Studio工具进行控制

  1. 使用Slamware windows SDK中bin目录下的robot studio工具连接至HCR平台
  2. 查看能否成功建图
  3. 方向控制:点击右侧方向控制图标并点击方向键,查看HCR平台是否能按控制的方向运动
  4. 设置目标点(紫色十字位置),检测HCR小车(红色箭头位置)是否能沿着绿色的规划路径运动至目标点

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机械设计

尺寸

Breakout 3.0尺寸

原理图

Breakout 3.0原理图


PDF
nameBreakout电路设计.pdf

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