Setup do Turtlebot3

1. Instalando o sistema operacional no raspberry pi

Antes de mais nada, baixe e instale o raspberry pi imager

Após instalado, abra o software e comece a configurar o sistema operacional a ser inserido no cartão SD da raspberry. O primeiro passo é definir o sistema operacional. Para isso, clique no botão destacado na imagem abaixo:

Agora precisamos escolher o sistema operacional. Selecione a opção "Other general-purpose OS"

Entre os sistemas operacionais que aparecem, selecione o Ubuntu:

Selecione a versão "Ubuntu Server 22.04 LTS (64-bit)":

A seguir, precisamos definir qual cartão SD será utilizado. Para isso, clique no botão "Choose storage":

Na nova tela, selecione o cartão SD que quer utilizar:

Antes de gravarmos o sistema operacional, vamos definir algumas configurações necessárias para uma configuração do tipo headless (instalação sem monitor e teclado para a raspberry). Para isso, clique no ícone de engrenagem:

Aqui você deve:

1. Configurar o hostname do dispositivo (evite o padrão raspberry ou raspberrypi, pois a nossa rede tem muitos dispositivos e é possível que haja outros dispositivos com o mesmo hostname se mantivermos o padrão)
2. Ativar o SSH
3. Configurar o usuário e a senha (evite o padrão aqui também)
4. Configure o SSID e senha para acesso ao Wifi

Pronto! Agora podemos clicar em "Write" e aguardar até que o processo esteja concluído.

2. Conectando-se ao raspberry pi

Para conectar-se ao raspberry pi, há duas alternativas:

1. Conectar-se utilizando mouse, teclado e monitor; e
2. Conectar-se utilizando ssh para uma solução headless.

Neste tutorial, vamos focar na solução headless. Para utilizar o raspberry pi por ssh, será necessário conectar-se a ele utilizando o seu IP local ou o seu hostname. Abra um terminal e rode:

ssh <usuário>@<hostname-pi>

Onde <usuário> é o nome do usuário configurado na raspberry e <hostname-pi> é o nome do hostname configurado. Caso esteja tentando executar esse comando em um sistema Linux, certifique-se de que o avahi-daemon está instalado e rodando (impossível em WSL) e execute uma versão modificada do comando acima:

ssh <usuário>@<hostname-pi>.local

Se tudo der certo, você deve ver uma mensagem perguntando se você deseja adicionar o hostname à sua lista de hosts conhecidos. A partir daí, basta digitar sua senha e utilizar o terminal do raspberry.

2.1. Alternativa: configurando SSH por USB

Para os casos em que a rede local utilizada não possui funcionalidade de DNS, existe uma alternativa que envolve configurar a porta USB do raspberry como porta Ethernet e realizar a conexão por ssh utilizando um cabo USB. Para isso, siga esse tutorial

3. Instalando o ROS Humble

Antes de mais nada, garanta que o sistema operacional está com todos os seus pacotes atualizados e com as definições do banco de dados do apt mais novas. Para garantir essas características, rode:

sudo apt update && sudo apt upgrade

Se você receber uma mensagem de que o pacote dpkg não foi atualizado com sucesso, rode:

sudo apt-get --with-new-pkgs upgrade dpkg

Você vai precisar reiniciar o raspberry antes de continuar.

Siga o tutorial disponível aqui

4. Instalando os pacotes do Turtlebot3

Para instalar os pacotes do turtlebot3, basta rodar o seguinte comando:

sudo apt install ros-humble-turtlebot3*

5. Compilando o pacote do LIDAR LDS-02

Vamos precisar criar um workspace ROS para compilar o pacote necessário para utilizar o LIDAS LDS-02. Rode:

mkdir -p ~/turtlebot3_ws/src && cd ~/turtlebot3_ws/src

Agora vamos clonar o repositório do firmware do LIDAR com:

git clone -b ros2-devel https://github.com/ROBOTIS-GIT/ld08_driver.git

Voltamos para a pasta do workspace com:

cd ~/turtlebot3_ws/

E finalmente vamos compilar o pacote com:

colcon build --symlink-install

Após compilar o pacote, configuramos o nosso bashrc para dar source no arquivo de instalação do pacote com:

echo 'source ~/turtlebot3_ws/install/setup.bash' >> ~/.bashrc

Também precisamos especificar o modelo do LIDAR em uma variável de ambiente. Rode:

echo 'export LDS_MODEL=LDS-02' >> ~/.bashrc

Lembre-se que para poder utilizar essas mudanças sem reiniciar o terminal ainda precisa rodar:

source ~/.bashrc

6. Setup do OpenCR

Antes de mais nada, precisamos atualizar as configurações para a porta USB do Raspberry. Para isso, vamos rodar:

sudo cp `ros2 pkg prefix turtlebot3_bringup`/share/turtlebot3_bringup/script/99-turtlebot3-cdc.rules /etc/udev/rules.d/

Seguido por:

sudo udevadm control --reload-rules

E por fim:

sudo udevadm trigger

A seguir, precisamos adicionar a arquitetura armhf às definições do dpkg. Rode:

sudo dpkg --add-architecture armhf

Para que essa alteração entre em efeito, precisamos rodar:

sudo apt update

Agora podemos instalar a biblioteca libc6 para a arquitetura armhf com:

sudo apt install libc6:armhf

Conecte a OpenCR no Raspberry utilizando a porta USB e verifique em que porta ela está utilizando:

ls /dev/ttyACM*

O mais provável é que ele esteja conectado na porta /dev/ttyACM0, então seguiremos com os comandos para essa porta. Precisamos agora adicionar algumas variáveis de ambiente para compilar e fazer upload do firmware. Rode:

echo 'export OPENCR_PORT=/dev/ttyACM0' >> ~/.bashrc

E:

echo 'export OPENCR_MODEL=burger' >> ~/.bashrc

Agora vamos baixar o firmware do repositório do github com:

wget https://github.com/ROBOTIS-GIT/OpenCR-Binaries/raw/master/turtlebot3/ROS2/latest/opencr_update.tar.bz2

Vamos descompactar a pasta com:

tar -xvf ./opencr_update.tar.bz2

Finalmente estamos prontos para fazer o upload do firmware. Para isso, precisamos entrar na pasta que acabamos de descompactar:

cd ~/opencr_update

E o comando final é para fazer o upload do firmware:

./update.sh $OPENCR_PORT $OPENCR_MODEL.opencr

7. Comandando o Turtlebot3

Para comandar o turtlebot, primeiro precisamos setar a variável de ambiente que define qual o modelo do robô utilizado:

echo "export TURTLEBOT3_MODEL=burger" >> ~/.bashrc && source ~/.bashrc

Em um terminal, rode o comando para iniciar a operação do pacote do turtlebot3:

ros2 launch turtlebot3_bringup robot.launch.py

Em outro terminal, rode o pacote teleop:

ros2 run turtlebot3_teleop teleop_keyboard

7.1. Por ssh

Para comandar o robô por ssh, basta conectar-se utilizando o comando:

ssh <usuário>@<hostname>

E, a partir daí, seguir os passos da seção anterior.

7.2. Por rede

Para comandar o robô por rede, é necessário definir o mesmo ROS_DOMAIN_ID para todos os computadores envolvidos. Essa variável de ambiente define quais portas UDP o ROS utilizará para sua comunicação em rede. Se os dois computadores se encontram na mesma rede e estão configurados com o mesmo ROS_DOMAIN_ID, e comunicação entre os seus nós é automática.

Para setar a variável de ambiente, use:

echo 'export ROS_DOMAIN_ID=<Valor-numérico-de-0-a-232> #TURTLEBOT3' >> ~/.bashrc

Lembre-se de dar source no bashrc:

source ~/.bashrc