两轮差速底盘SLAM系列(5)--ROS下驱动激光雷达EAI-X4

本文最后更新于：2022年5月29日上午

前言

机器人必备条件——深度信息。

这里使用的激光雷达型号是EAI-X4，可以到它的官网查看对应型号的使用手册，它里面都会有详细的操作说明。但在实际应用中往往需要修改某些参数，以达到我们的设计要求。

本文仅以 Ubuntu16.04、Kinetic 版本 ROS 为例。

ROS驱动包安装

1、下载驱动包

进入到你的catkin_ws工作空间src目录，从GitHub下载 YDLIDAR X4 的最新 ROS 驱动包：

1 2	`cd ~/catkin_ws/src git clone https://github.com/YDLIDAR/ydlidar/tree/X4`

2、修改驱动包名字

刚下载下来不能直接编译，需要先修改驱动包名字。进入驱动包文件夹打开CmakeLists.txt文件，查看project(ydlidar)可以知道工程名字为ydlidar，回到src目录把驱动包重命名为ydlidar即可编译。

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<先重命名驱动包>
cd ~/catkin_ws
catkin_make

3、配置udev规则为

因为每次开机时usb设备的加载顺序是随机的，这样就导致挂载点也随机，为了保证我们的启动雷达的代码统一，因此就需要为X4的串口配置一个设备别名 /dev/ydlidar，udev配置规则脚步放在ydlidar/startup目录下名字是initenv.sh。

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cd ~/catkin_ws/src/ydlidar/startup
sudo chmod +x initenv.sh
sudo sh initenv.sh

执行完脚本需要重新拔插激光雷达才可以生效。

运行YDLIDAR包

启动雷达有两个launch文件，一个lidar.launch是直接执行启动雷达进行扫描测距，另外一个是lidar_view.launch不仅可以启动雷达，还可以顺带启动rviz来将雷达数据可视化显示。

1、RVIZ查看扫描结果

运行 launch 文件,打开 rviz 查看 X4 扫描结果,如下图所示:

1	`roslaunch ydlidar lidar_view.launch`

2、终端上显示数据

1 2	`roslaunch ydlidar lidar.launch rosrun ydlidar ydlidar_client`

二次开发

激光雷达安装

X4内部极坐标系

为了方便二次开发，X4内部定义了极坐标系。系统极坐标系以X4的旋转核心的中心为极点，规定角度顺时针为正，零位角位于X4电机的正前方，如下图所示：

ROS下坐标系

在ROS下坐标系方向使用的是右手坐标系，食指指向x轴正方向，中指指向y轴正方向，拇指指向的是z轴正方向。

对于旋转的正负方向规定是：右手握拳拇指指向z轴正方向，其余四指弯曲的方向即旋转的正方向，即围绕z轴做逆时针旋转是角速度的正方向，顺时针旋转是角速度的负方向。

由此可以得知雷达的旋转方向与ROS规定的正向旋转是相反的，因此雷达扫描得到的原始数据也需要经过处理才行。现在这部分已经在ROS源码中经过处理了，因此现在雷达的坐标轴如下：

实际安装方向摆放

从上面分析可以知道，在小车上安装时需要注意激光雷达的方向，电机的方向即是你小车的X轴正方向。

launch文件解析

首先来分析lidar.launch文件，在它的功能包说明文档已经有说明：

所以不需要修改太多的东西，官方的开发技术人员已经完善了功能包，我们只需要理解参数代表什么意思，再根据实际情况进行修改即可。里面的一些参数我们需要需要注意一下：

angle_min和angle_max是设置雷达扫描的角度范围，这是一对很有用的参数。

在实际情况中，由于机器人的结构设计问题，雷达在机器人底盘上的位置导致其并不能将360°范围数据都拿来使用，经常只需要雷达的前180度的扫描数据。那么你只需要修改这两个参数的值，将angle_min改为-90,angle_max改为90，这样就可以达到需要的结果。

在最后arg 参数依次对应的含义是：

0.2245	0.0	0.2	0.0	0.0	0.0	/base_footprint	/laser_frame	40
x	y	z	yaw	pitch	roll	frame_id	child_frame_id	period_in_ms

x,y,z：xyz的坐标；
yaw,pitch,roll：绕z旋转弧度角，绕y旋转弧度角，绕x旋转弧度角；
frame_id,child_frame_id,period_in_ms：父坐标系，子坐标系，发布间隔（ms）。

上述是指的x方向增加0.2245m，z方向增加0.2m（其中注意 yaw,pitch,roll 不要弄错，可以通过rviz查看，红色是x ，绿色是y，蓝色是z）

修改launch文件

修改launch文件其中的参数，使其对应我们的实际机器人，在agv_car新建launch文件夹，里面存放launch启动文件：

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roscd agv_car/
mkdir launch
gedit laser4.launch

复制X4激光雷达的官方启动文件lidar.lancun内容，在上面进行修改：

<launch>
  <node name="ydlidar_node"  pkg="ydlidar"  type="ydlidar_node" output="screen" respawn="false" >
    <param name="port"         type="string" value="/dev/ydlidar"/>  
    <param name="frame_id"     type="string" value="laser_frame"/>
    <param name="resolution_fixed"    type="bool"   value="true"/>
    <param name="auto_reconnect"    type="bool"   value="true"/>
    <param name="angle_min"    type="double" value="-180" />
    <param name="angle_max"    type="double" value="180" />
    <param name="range_min"    type="double" value="0.1" />
    <param name="range_max"    type="double" value="10.0" />
    <param name="ignore_array" type="string" value="" />
  </node>
  <node pkg="tf" type="static_transform_publisher" name="base_link_to_laser4"
    args="0.19 0.0 0.31 0.0 0.0  0.0 /base_footprint /laser_frame 40" />
</launch>

其实只是修改了args参数，使其坐标对应机器人的实际情况。