摘要

運動底盤是移動機器人的重要組成部分，不像激光雷達、IMU、麥克風、音響、攝像頭這些通用部件可以直接買到，很難買到通用的底盤。一方面是因為底盤的尺寸結構和參數是要與具體機器人匹配的；另一方面是因為底盤包含軟硬件整套解決方案，是很多機器人公司的核心技術，一般不會隨便公開。出於強烈的求知欲與學習熱情，我想自己DIY一整套兩輪差分底盤，並且將完整的設計過程公開出去供大家學習。說干就干，本章節主要內容：

1.stm32主控硬件設計

2.stm32主控軟件設計

3.底盤通信協議

4.底盤ROS驅動開發

5.底盤PID控制參數整定

6.底盤里程計標

3.底盤通信協議

對於做純SLAM算法、機器人導航避障、或者別的需要用到移動底盤的應用，其實不需要搞明白底盤的底層硬件原理和軟件實現等繁瑣的細節，只需要根據底盤通信協議，在上層應用程序中利用串口以收發數據的方式來完成對底盤的操作。也就是說底盤的底層操作細節被封裝到基於串口通信的API中了。

先來說說ROS社區提供的rosserial庫，rosserial庫是為了解決單片機與機器人之間的通信問題，使用rosserial庫可以實現單片機與機器人之間透明的ROS主題發布與訂閱通信。原理其實很簡單，如圖30。

（圖30）ROS社區提供的rosserial協議

單片機中通過包含rosserial.h頭文件來引用rosserial庫中的數據封裝與數據解析方法，這樣在單片機上可以直接按照ROS中發布和訂閱數據的語法來編寫程序，rosserial庫會自動完成封裝和解析；被rosserial庫封裝成串口字節流后可以在串口數據線上傳輸；在機器人上同樣通過包含rosserial.h頭文件來引用rosserial庫中的數據封裝與數據解析方法，這樣在機器人上直接按照ROS中發布和訂閱數據的語法來編寫程序，rosserial庫會自動完成封裝和解析。rosserial協議建立了單片機與機器人之間的透明ROS通信，這個ROS機器人開發這帶來了很大的方便。

但是，rosserial協議雖然好，目前rosserial對很多單片機的支持還不是很好，只對少數型號的單片機（比如Arduino系列單片機）有支持，像應用廣泛的stm32單片機就沒有官方rosserial庫的支持；另一個缺點，rosserial協議比較臃腫，這樣對通信的資源消耗大並且影響數據實時性。

其實解決rosserial協議這幾個缺點很簡單，我們借鑒rosserial協議的思想，對rosserial協議中的冗余進行裁剪，我們miiboo機器人底盤自己的通信協議也就應運而生了。miiboo機器人底盤自己的通信協議，如圖31。

（圖31）miiboo機器人底盤自己的通信協議

其實很好理解，miiboo機器人底盤自己的通信協議包含兩個部分：DEBUG-uart1和DATA-uart2。DEBUG-uart1用於stam32與機器人之間傳輸調試打印信息、調試命令；DATA-uart2用於stam32與機器人之間傳輸速度反饋、速度控制。並且DEBUG-uart1和DATA-uart2兩個串口都采用波特率115200進行數據傳輸。下面就針對DEBUG-uart1和DATA-uart2這兩部分的協議進行詳細的講解。