자율이동형 수질 측정 로봇 플랫폼

수질 측정 로봇 플랫폼의 첫번 째 단계를 시작했다. 구하기 도 쉽고 단단하며 그렇게 까지 무겁지 않은 알루미늄 프로파일을 통해 직사각형 외경 400mm 내경 340mm 세로 외경 260 내경 200mm높이 외경 260mm 내경 200m지면부터 프로파일 위치까지 160mm 2층 판 200m 200m 의 뼈대를 만들었다

이어서 수질 로봇의 이동을 위하여 36V bldc 모터와 후방 보조바퀴를 장착하고 아크릴 판을 덧대어 제작했다.

40v 배터리에서 5v 5a를 만들려면 납땜과 어댑터를 사용하여 pololu ragulator에 접속해야 한다. 여기서 접지와 전원의 연결에 주의 해야하며 절연이 부족하여 사람 피부에 닿으면 감전 될 수 있으니 주의가 필요하다. 최종적으로는 인정되지 않은 전원 이라는 경고문이 뜨지만 이후 해결 할 수 있다.

esp32를 통해4가지의 수질데이터를 측정하여 분석한 후 이를 ros 토픽으로 변환 하여 라즈베리파이에 전송할 수 있도록 하였다. 각각의 변화에 따라 수질 위험도를 평가하는 아두이노 코드를 저장하였다. 다음에 이를 한눈에 볼 수 있도록 ui를 사용해 볼 생각이다.

수질 센서의 데이터를 확보 했지만 RIDAR와 라즈베리 카메라, 수질 정보를 다 한번에 볼려면 ui가 필요하다. 그래서 폭스글로브 라는 ros2 오픈소스 ui를 발견했고 여기에 다양한 데이터를 넣어 한눈에 볼 수 있도록 하였다.

오드라이브는 bldc 모터를 제어하기 최적화된 모터 드라이버다. 그러나 이러한 과정은 전선만 꽂는다고 되는 것이 아닌 집적 최적화 과정을 거쳐야한다. 그러나 ph코드를 통한 최적화 과정도 순탄치 못하였다. 모터 최적화 과정 중 왼쪽 모터가 되면 오른쪽 모터가 안되는 현상도 발견하였다. 이를 발견하여 간신히 수정 하였지만 이번에는 라즈베리파이 can 모듈이 문제였다. 분명 제대로 설치했지만 can 버퍼가 쌓여 라즈베리파이 조차 느려지는 현상이 발견됬다. 모터 제어를 하고 싶었지마 빠른 대책을 강구해야 한다. can 통신이 되지 않으면 라즈베리파이가 모터를 제어할 방법이 없기 때문이다.

Dual-CH CAN HAT(SeenGreat)의 공식 사이트에 들어가서 라즈베리파이와 연결하여 쓰는 법을 처음 부터 끝까지 다시 해봤다. 그 중에서는 라즈베리파이5와 연결하여 쓰는 공식 라이브러리가 나와있지만 우리의 상황은 라즈베리파이에 우분투 24.04ls를 설치하여 쓰는 것 때문에 상황이 조금 다르며 우분투 노트북이나 라즈비안 에서는 발생하지 않을 버그나 오류가 쉽게 발견된다. dtparam=spi=on dtoverlay=mcp2515-can0,oscillator=16000000,interrupt=25 dtoverlay=mcp2515-can1,oscillator=16000000,interrupt=24를 통해 spi의 진동 통신 속도를 설정 해주고 sudo ip link set can0 type can bitrate 250000 sudo ifconfig can0 up 으로 오드라이브 공식 통신 속도를 다시 맞춰주며 can통신을 해결하였다.

저번에 오류 해결한 can통신을 통해 ros2의 ws를 복사하여 터미널에 복사 할 수 있는 사실을 알았다. 많은 오류는 워크 스페이스가 아닌 다른 저장공간에서 작동하여 발생한 오류가 많아 이를 해결하기 위해 ws 코드를 수정 하여 키보드로 제어 할 수 있도록 하였다. 그러나 키보드나 마우스를 언제까지 유선으로 달고 작동 할 수 없고 라이다에 사람이 걸리기 때문에 원격 통신 방안을 마련해야 한다.

저번 작업에서 조작제어에는 성공했으니 이번에는 slam을 해봐야 할 차례이다. slam은 라이다와 imu센서를 사용한다. 먼저 ros 공식 배포 패키지에는 slam이 제공된다. 우리는 그것을 사용하여 slam을 사용할 것 이다. 그러나 slam 중 imu 센서와 연동이 불안정 하여 map 상 사라지는 현상이 발견 되었다. 최대한 빨리 이 오류를 해결해야 한다. 그러나 1차적인 테스트는 성공적 이라고 생각한다.

slam은 잘 작동한다. 사람의 손으로 끌어도 매끄럽게 저장이 잘된다. 단 한가지 아쉬운 점이면 제작 초기에는 몰랐지만 자율 주행같은 미세 운전에는 사람들이 보통 생각하는 자동차의 궤적이 아니라 뒷바퀴가 360도 회전한다는 점 이다. 따라서 운전에는 약간의 차질이 생긴다. 그러나 이는 주의 할 점으로 생각한다. 그러나 nav2를 실행하는 과정에서 시작점과 도착점을 지정해도 모터가 움직이지 않는다. 이는 큰 문제점이다 최대한 빨리 이 문제를 수정해야 한다.

계속 문제점을 찾다 rgp_graph 명령으로 토픽의 내용을 확인 해 봤다. 결과는 ros2 토픽이 단절된 현상을 발견했다. 코드를 수정하며 확인 하니 ros2 run topic이 cmd_vel_smoothed 를 읽지 못하는 것으로 확인 하여 ros2 run topic_tools relay /cmd_vel_smoothed /cmd_vel을 사용하여 응급처치하였다. 이는 ws에서 전체적인 수정을 하여 빌드업 해야하기 떄문에 급하게 처리하였다.

수질 로봇 플랫폼에 마우스. 키보드를 연결하여 다니면 로봇의 의미가 없다고 생각한다. 해결방법을 찾아본 결과 삼성 노트북에 우분투 24.04ls를 설치하고 이를 같은 ip주소에 묶어놓으면 레미나 원격 데스크톱으로 조작할 수 있다. 따라서 노트북을 사용하면서 원격조작으로 사용할 수 있도록 레미나 클라이언트를 터미널을 통해 다운로드 했다.

로보티즈 회사의 omx 로봇팔을 구입 및 장착한 후 테스트를 진행 하였다. omx-ai는 제노 데몬이라는 통신 수단을 사용하고 독커를 통해 설치한다. 리더를 움직이면 팔로워를 따라가게 만들어야 한다. 특히 로봇에서 교류 전원을 사용할 수 없기 때문에 40v 배터리에서 12v 5a로 변환 할 수 있는 어댑터와 dc변환 RT케이블도 구매 하였다.

omx ai 로봇팔을 설치하고 자율주행을 하며 로봇팔을 작동하여 수질 프로브를 운용할 수 있도록 해보았다. 로봇 플랫폼의 이동 과 로봇팔 운용에는 문제가 없었지만 같이 활용할려면 라즈베리파이의 저전력으로 재부팅 되는 오류가 있다. 따라서 해결방법은 라즈베리파이5 배터리 ups를 장착하여 전원을 분리하는 것 이다. 또한 생각보다 프로브가 무거워 부하가 걸리기 때문에 좀더 가볍게 개선할 필요가 있다고 생각한다.