Turtlesim Teleop与EtherCAT和Arduino使用ROS

描述

您可以在Hackster.io和 Esmacat 官方网站上阅读有关此教程和其他 Esmacat 教程的更多信息。

另请查看我们的 EASE Crowd Supply 活动页面：https ://www.crowdsupply.com/harmonic-bionics/ease

概述：

在本教程中，您将学习如何设置运行机器人操作系统 (ROS) 的Esmacat Master S / Esmacat Master C作为 EtherCAT 主站。它将用于使用 Esmacat (EASE) Slave 设备的 EtherCAT Arduino Shield 来控制 turtlesim 节点。

• 首先，讨论一些关于 EtherCAT Master 和 ROS 的一般信息。
• 在学习设置 EtherCAT 主站后，您将学习实施一个实际项目，使用来自 LCD Shield 的模拟值输入远程操作 Turtlesim 节点，并使用 ROS 轻松操作。

Esmacat (EASE) 的 EtherCAT Arduino 扩展板：

EASE I是连接到 EtherCAT 主站（Raspberry Pi/PC/笔记本电脑/专用 EtherCAT 主站设备，如Esmacat Master S和Esmacat Master C）的 EtherCAT 从站。它可以堆叠在 Arduino 顶部，其他带有 Arduino 的 MCU 板Uno 外形尺寸和防护罩。该扩展板允许与用于高性能机器人应用的行业标准 EtherCAT 协议进行高速通信。Esmacat 简单易用的 Arduino 和 Mbed 库允许在基板上轻松编码，并且 Esmacat 的免费开源 EtherCAT 主软件具有高级抽象，因此用户可以在几分钟内运行应用程序！

特色亮点：

• EASE 连接 Arduino 板、类 Arduino 板和 Arduino Shields，用于大规模应用。
• EtherCAT 支持高速通信（200Mbps，比 CAN 总线快 200 倍），这是一种用于自动化的工业标准现场总线。
• EtherCAT 硬件/软件仅存在于 EASE 上，因此 MCU 基板上没有性能损失。
• EASE 具有 Arduino Uno 的外形尺寸，因此可以利用 Arduino 生态系统。
• 多个 EASE 之间的菊花链连接简化了布线的拓扑结构。
• Power-over-EtherCAT (POE) 技术减少了所需电线和电源插座的数量。
• Arduino Board 和 EASE 之间的数据包通过 SPI 进行通信，使 EASE 可以与包括 Arduino 板和 MBed 板在内的许多不同类型的板兼容。
• 由 Esmacat 库开发的 Arduino 和 Mbed 允许用户在几分钟内轻松开发基板和 EASE 之间的代码。
• 此扩展板有 8 个寄存器，可用于通过 EtherCAT 主站通过连接到扩展板的以太网电缆在设备之间发送/接收数据。

更多信息：https ://www.esmacat.com/ease

推荐阅读：EASE 数据表。踢脚线

Esmacat Master S：

Esmacat Master SI是一款功能强大的 EtherCAT 主硬件，能够满足大多数机器人应用的所有计算需求。它带有一个预加载的实时 Linux 操作系统（基于 Ubuntu 18.04），以及完整的 Esmacat Master 软件套件。

Esmacat Master S 具有在开发阶段用作台式 PC 所需的所有硬件（包括 Wi-Fi、HDMI、VGA 和 USB 端口），但也针对安装在最终机器人本身中进行了优化，其低功耗、无风扇设计、铝制结构和 SSD。这种二合一功能极大地提高了开发、测试、调试和最终部署之间过渡的平滑度。

由于 Esmacat Master 软件作为 C++ API 加载，Esmacat Master S 还提供了在其上轻松运行其他自定义机器人算法的灵活性，而无需额外的计算硬件。

更多信息：https : //www.esmacat.com/master-s

Esmacat 大师 C：

Esmacat Master C 是一款紧凑型 EtherCAT 主计算机，旨在满足机器人应用的计算需求，其中尺寸、重量和功耗是最高优先级。

它预装了实时抢占式 Debian 操作系统，以及完整的 Esmacat 主软件套件。Esmacat Master C 还针对您的最终机器人进行了优化，具有低功耗和无风扇单板设计，但它还具有必要的硬件，例如 Wi-Fi、HDMI 和多个 USB 端口，以启用登录用于调试和开发的常规 Linux 系统。

借助作为 C++ API 加载的 Esmacat 主软件，Esmacat Master C 还为您提供了在其上轻松运行其他自定义机器人算法的灵活性，而无需额外的计算硬件。

更多信息： https ://www.esmacat.com/master-c

活性氧：

机器人操作系统 (ROS)是用于编写机器人软件的灵活框架。它是一组工具、库和约定，旨在简化在各种机器人平台上创建复杂且稳健的机器人行为的任务。

对于本教程，建议使用 Kinetic 以上的 ROS 版本。

按照官方 ROS 安装 wiki中提供的步骤安装 ROS 并在编译和执行此项目之前配置工作区。

注意：EsmacatMasterS和EsmacatMasterC 预装了 ROS（Melodic desktop-full）。

需要注意的是，ROS1 的稳定版本目前仅适用于Linux。

硬件连接：

主要硬件组件包括：

• EtherCAT Master（Esmacat Master S或Esmacat Master C ）
• EtherCAT 从站（使用 Arduino 轻松实现）
• 树莓派（安装了 ROS）
• 以太网供电（POE 注入器）
• 以太网电缆
• 直流适配器（用于 POE）和
• 液晶屏

由于 EASE 使用 POE 注入器，因此无需单独为 Arduino 板供电。EASE 可以为板和通过 EtherCAT 连接的任何其他板供电！

连接如本教程“原理图”部分中的图片所示。“硬件设置示意图”概述了要进行的连接。

笔记：

• 确保以太网连接牢固地插入插座。（连接松动可能导致从设备无法识别。）

所需库：

• 一个用于 Arduino 的 EASE 库，用于与 Arduino 子系统进行通信。

EASE 库在 Arduino 的库管理器中可用（草图 -> 包含库 -> 管理库对话框）。在搜索栏中输入 EASE_Arduino Code 并安装库。

或者

该库的链接已包含在代码部分下。下载库并将其添加到 Arduino IDE（Sketch-> Include Library-> Add.ZIP library 并选择文件）以开始编码部分。

推荐阅读：EASE 入门。

软件 ：

本教程所需的软件涉及编码

• EtherCAT Master（Esmacat Master S 和 Esmacat Master C）和
• 阿杜诺。

对 EtherCATMaster 进行编程：

• 如果您是 Esmacat 客户，请使用提供的登录凭据来克隆本教程的 Esmacat 主软件的最新版本。

对 Arduino 进行编码：

打开 Arduino IDE 并创建一个新的草图文件。本教程的完整代码可在名为“arduino_with_ease_and_lcd_shield”的代码部分中找到。

编译并将此代码上传到与 EASE 连接的 Arduino 板上。

注意：确保在 IDE 中检查 Board 和 Port 是否选择正确。

运行 Esmacat 主代码：

运行 Esmacat 主代码时，您会在终端上获得类似于以下的结果，显示 ROS 节点与 Esmacat 主节点通​​信以更新 EASE 寄存器。

结果：

至此，您已经成功编程了 Arduino 板和 EtherCAT 主站！自定义 ROS 主题可用于发布和订阅消息以与 Esmacat 硬件和 ROS 进行通信。

感谢您关注我们的教程！我们很高兴看到用户可以使用 EASE 创建什么！如果你有问题，请告诉我们。