안녕하세요. OpenCR 아두이노 펌웨어와 ROS 사이의 통신에 관해서 질문이 있습니다

Community 한국어 커뮤니티
, , ,
1

안녕하세요.

터틀봇3 OpenCR에서 아두이노를 통해 업로드 하는 펌웨어를 변경해서 사용하려고 하는데 ROS2 Bringup을 시작하면 통신 오류가 발생하면서 Bringup이 중단되는 문제가 발생하고 있습니다.

문제를 구글링 해봤는데 기존 터틀봇 소스코드에서 통신관련 설정에 아두이노 코드가 추가되어서 통신상 문제가 발생하는 것 같습니다. 이 펌웨어를 사용하면서 터틀봇 bringup이 작동하게 만들고 싶습니다. 어느 부분을 살펴야 할 지 알려주시면 감사드리겠습니다.

혹시 기존 터틀봇코어 펌웨어를 사용하면서 OpenCR의 OLLO 핀이나 기존 GPIO 핀을 사용해서 센서값을 퍼블리싱 해보신 분들의 경험을 듣고 싶습니다.

사용환경

  • ubuntu 20.04

  • ros2 foxy

  • intel Nuc

  • 변경된 OpenCR 아두이노 펌웨어
    //터틀봇 코어 펌웨어

#include <Dynamixel2Arduino.h> // ROBOTIS 아두이노 다이나믹셀 패키지
#include <TurtleBot3_ROS2.h> // 터틀봇3 패키지
#include <SPI.h> // 시리얼통신 패키지
#include <MFRC522.h> // RFID 보드 패키지

#if defined(ARDUINO_OpenCR)
#define DXL_SERIAL Serial3
#define DEBUG_SERIAL Serial
const int DXL_DIR_PIN = 84;
#endif

#define RST_PIN 9
#define SS_PIN 14

MFRC522 rc522(SS_PIN, RST_PIN);

// 라인 센서 핀 정의 (아날로그 핀 사용)
int leftSensorPin = 42;
int rightSensorPin = 45;

// PID 상수
float kp = 1.0;
float ki = 0.0;
float kd = 0.3;

// PID 제어 변수
float error = 0;
float lastError = 0;
float integral = 0;
float derivative = 0;
float correction = 0;

// 최대 속도 제한 (300 RPM)
const float MAX_RPM = 300.0;
const float BASE_SPEED = 200.0; // 기본 모터 속도

const uint8_t DXL_ID_LEFT = 1; // 왼쪽 모터 ID
const uint8_t DXL_ID_RIGHT = 2; // 오른쪽 모터 ID
const float DXL_PROTOCOL_VERSION = 2.0;

extern Dynamixel2Arduino dxl;

using namespace ControlTableItem;

// 라인트레이싱 모드 플래그 (초기 상태는 비활성화)
bool lineTracingMode = false;

// 모드 전환 딜레이 시간 (밀리초)
unsigned long lastModeChangeTime = 0; // 마지막 모드 전환 시간 기록
const unsigned long modeChangeDelay = 5000; // 5초 딜레이

unsigned long previousMillis = 0; // 주기 제어를 위한 변수

void setup() {
DEBUG_SERIAL.begin(115200); // 시리얼 속도 조정
dxl.begin(1000000);
dxl.setPortProtocolVersion(DXL_PROTOCOL_VERSION);

// 왼쪽 모터 초기화
dxl.ping(DXL_ID_LEFT);
dxl.torqueOff(DXL_ID_LEFT);
dxl.setOperatingMode(DXL_ID_LEFT, OP_VELOCITY);
dxl.torqueOn(DXL_ID_LEFT);

// 오른쪽 모터 초기화
dxl.ping(DXL_ID_RIGHT);
dxl.torqueOff(DXL_ID_RIGHT);
dxl.setOperatingMode(DXL_ID_RIGHT, OP_VELOCITY);
dxl.torqueOn(DXL_ID_RIGHT);

// TurtleBot3 초기화
TurtleBot3Core::begin(“Waffle”);

// RFID 모듈 초기화
SPI.begin();
rc522.PCD_Init();
}

void loop() {
unsigned long currentMillis = millis();

// TurtleBot3 코어는 항상 실행
TurtleBot3Core::run();

// RFID 카드 감지
if (rc522.PICC_IsNewCardPresent() && rc522.PICC_ReadCardSerial()) {
if (currentMillis - lastModeChangeTime >= modeChangeDelay) {
if (rc522.uid.uidByte[0] == 35 && rc522.uid.uidByte[1] == 178 &&
rc522.uid.uidByte[2] == 77 && rc522.uid.uidByte[3] == 14) {
lineTracingMode = !lineTracingMode; // RFID로 라인트레이싱 모드를 전환
lastModeChangeTime = currentMillis;
}
}
}

// 라인트레이싱 모드가 활성화된 경우에만 센서 데이터를 읽고 모터를 제어
if (lineTracingMode) {
// 라인 센서 값 읽기
int leftSensorValue = analogRead(leftSensorPin);
int rightSensorValue = analogRead(rightSensorPin);

// PID 제어 계산
error = leftSensorValue - rightSensorValue;
integral += error;
derivative = error - lastError;
correction = kp * error + ki * integral + kd * derivative;

// 모터 속도 계산
float leftMotorSpeed = BASE_SPEED - correction;
float rightMotorSpeed = BASE_SPEED + correction;

// 최대 속도 제한 적용
leftMotorSpeed = constrain(leftMotorSpeed, -MAX_RPM, MAX_RPM);
rightMotorSpeed = constrain(rightMotorSpeed, -MAX_RPM, MAX_RPM);

// 모터 속도 설정
dxl.setGoalVelocity(DXL_ID_LEFT, leftMotorSpeed);
dxl.setGoalVelocity(DXL_ID_RIGHT, rightMotorSpeed);

// 이전 오차 저장
lastError = error;

}

delay(10); // 짧은 대기 시간으로 루프가 너무 빨리 돌지 않도록 함
}

  • Bringup 실행시 터미널 에러 문구

[INFO] [launch]: Default logging verbosity is set to INFO
urdf_file_name : turtlebot3_waffle_pi.urdf
[INFO] [robot_state_publisher-1]: process started with pid [73813]
[INFO] [ld08_driver-2]: process started with pid [73815]
[INFO] [turtlebot3_ros-3]: process started with pid [73817]
[robot_state_publisher-1] Parsing robot urdf xml string.
[robot_state_publisher-1] Link base_link had 7 children
[robot_state_publisher-1] Link camera_link had 1 children
[robot_state_publisher-1] Link camera_rgb_frame had 1 children
[robot_state_publisher-1] Link camera_rgb_optical_frame had 0 children
[robot_state_publisher-1] Link caster_back_left_link had 0 children
[robot_state_publisher-1] Link caster_back_right_link had 0 children
[robot_state_publisher-1] Link imu_link had 0 children
[robot_state_publisher-1] Link base_scan had 0 children
[robot_state_publisher-1] Link wheel_left_link had 0 children
[robot_state_publisher-1] Link wheel_right_link had 0 children
[robot_state_publisher-1] [INFO] [1729143891.441247483] [robot_state_publisher]: got segment base_footprint
[robot_state_publisher-1] [INFO] [1729143891.441435583] [robot_state_publisher]: got segment base_link
[robot_state_publisher-1] [INFO] [1729143891.441458799] [robot_state_publisher]: got segment base_scan
[robot_state_publisher-1] [INFO] [1729143891.441470240] [robot_state_publisher]: got segment camera_link
[robot_state_publisher-1] [INFO] [1729143891.441482048] [robot_state_publisher]: got segment camera_rgb_frame
[robot_state_publisher-1] [INFO] [1729143891.441494028] [robot_state_publisher]: got segment camera_rgb_optical_frame
[robot_state_publisher-1] [INFO] [1729143891.441506794] [robot_state_publisher]: got segment caster_back_left_link
[robot_state_publisher-1] [INFO] [1729143891.441518692] [robot_state_publisher]: got segment caster_back_right_link
[robot_state_publisher-1] [INFO] [1729143891.441528992] [robot_state_publisher]: got segment imu_link
[robot_state_publisher-1] [INFO] [1729143891.441539586] [robot_state_publisher]: got segment wheel_left_link
[robot_state_publisher-1] [INFO] [1729143891.441550263] [robot_state_publisher]: got segment wheel_right_link
[turtlebot3_ros-3] [INFO] [1729143891.447977497] [turtlebot3_node]: Init TurtleBot3 Node Main
[turtlebot3_ros-3] [INFO] [1729143891.448249244] [turtlebot3_node]: Init DynamixelSDKWrapper
[turtlebot3_ros-3] [ERROR] [1729143891.448317059] [DynamixelSDKWrapper]: Failed to open the port(/dev/ttyACM0)!
[turtlebot3_ros-3] [ERROR] [1729143891.448326874] [DynamixelSDKWrapper]: Failed to initialize SDK handlers
[turtlebot3_ros-3] [ERROR] [1729143891.448346299] [turtlebot3_node]: Failed connection with Devices
[turtlebot3_ros-3] [PortHandlerLinux::SetupPort] Error opening serial port!
[turtlebot3_ros-3] [INFO] [1729143891.449449942] [turtlebot3_node]: Add Motors
[turtlebot3_ros-3] [INFO] [1729143891.449552597] [turtlebot3_node]: Add Wheels
[turtlebot3_ros-3] [INFO] [1729143891.449596817] [turtlebot3_node]: Add Sensors
[turtlebot3_ros-3] terminate called after throwing an instance of ‘rclcpp::exceptions::RCLError’
[turtlebot3_ros-3] what(): could not create publisher: rcl node’s context is invalid, at /tmp/binarydeb/ros-foxy-rcl-1.1.14/src/rcl/node.c:441
[ld08_driver-2] /dev/ttyACM0 OpenCR Virtual ComPort in FS Mode
[ld08_driver-2] /dev/ttyUSB0 CP2102 USB to UART Bridge Controller
[ld08_driver-2] FOUND LDS-02
[ld08_driver-2] LDS-02 started successfully
[ERROR] [turtlebot3_ros-3]: process has died [pid 73817, exit code -6, cmd ‘/home/kmkm/turtlebot3_ws/install/turtlebot3_node/lib/turtlebot3_node/turtlebot3_ros -i /dev/ttyACM0 --ros-args --params-file /home/kmkm/turtlebot3_ws/install/turtlebot3_bringup/share/turtlebot3_bringup/param/waffle_pi.yaml’].

2

안녕하세요.
해당 이슈에 관해 확인하고 있습니다.
일단은 올려주신 터미널 에러 문구에 /dev/ttyACM0 포트를 열 수 없다는 메시지가 있습니다. ls /dev/ttyACM* 명령으로 해당 포트가 존재하는지 확인부탁드립니다.
해당 포트가 존재한다면 포트 접근 권한의 업데이트 부탁드립니다.

sudo usermod -aG dialout $USER

위 커맨드로 사용자를 dialout 그룹에 추가해주시고,

sudo chmod 777 /dev/ttyACM0

으로 한번 더 업데이트 해주신 후 bringup을 시도해 주세요.

포트 접근 권한을 업데이트 하더라도 동일한 증상 발생 시 댓글로 다시 알려주세요.
감사합니다.

3

안녕하세요. 답변 감사드립니다.

말씀해주신 방법을 시도했지만 같은 증상이 발생하고 있습니다.

아래 사진은 터미널 창 캡쳐한 화면입니다.

Screenshot from 2024-11-03 15-49-20

4

안녕하세요.
해당 포트를 다른 프로세스에서 점유하고 있다면 포트 연결에 실패할 수 있습니다.
다음 커맨드로 실행중인 프로세스를 확인해 보시길 바랍니다.

lsof /dev/ttyACM0

만약 위 커맨드로 사용중인 프로세스가 있다면 다음 커맨드로 프로세스를 종료시킨 후 다시 시도해 보세요.

sudo fuser -k /dev/ttyACM0

또 아두이노 IDE에서 시리얼 모니터를 켜두시지 않았는지 확인 부탁드립니다. 시리얼 모니터 창을 켜두었을 때 포트에 같은 증상이 발생 하는 것을 확인했습니다. 만약 켜져있다면 끄고 시도해 주세요.

위 방법으로도 안된다면 Intel Nuc의 문제일 수도 있으니 노트북이나 라즈베리파이가 있다면 연결에서 확인해 주셨으면 합니다.

시도해 보시고 언제든지 댓글 달아주세요!

1 Like
5

안녕하세요. 답변 감사합니다.

말씀해주신대로 아두이노를 끄고 Bringup을 해보니 기존 문제는 해결되었습니다.

다만 이제 DynamixelSDKWrapper 문제가 발생하고 있습니다. 관련 문제를 찾아본 결과 펌웨어에 추가한 코드가 메모리 관련 문제를 일으켜 발생한 문제 같습니다.

혹시 이런 문제에 대한 접근 방법이 있다면 조언해주시면 감사드리겠습니다.

메모리 관련 문제를 해결하기 위해 펌웨어를 조금 수정했습니다.
에러 문구 캡쳐를 첨부해드립니다.

감사합니다.

#include <Dynamixel2Arduino.h> // ROBOTIS 아두이노 다이나믹셀 패키지
#include <TurtleBot3_ROS2.h> // 터틀봇3 패키지
#include <SPI.h> // 시리얼통신 패키지
#include <MFRC522.h> // RFID 보드 패키지

#if defined(ARDUINO_OpenCR)
#define DXL_SERIAL Serial3
#define DEBUG_SERIAL Serial
const int DXL_DIR_PIN = 84;
#endif

#define RST_PIN 9
#define SS_PIN 14

MFRC522 rc522(SS_PIN, RST_PIN);

// 라인 센서 핀 정의 (아날로그 핀 사용)
int leftSensorPin = 42;
int rightSensorPin = 45;

// PID 상수
float kp = 1.0;
float ki = 0.0;
float kd = 0.3;

// PID 제어 변수
float error = 0;
float lastError = 0;
float integral = 0;
float derivative = 0;
float correction = 0;

// 최대 속도 제한 (300 RPM)
const float MAX_RPM = 300.0;
const float BASE_SPEED = 200.0;  // 기본 모터 속도

const uint8_t DXL_ID_LEFT = 1;   // 왼쪽 모터 ID
const uint8_t DXL_ID_RIGHT = 2;  // 오른쪽 모터 ID
const float DXL_PROTOCOL_VERSION = 2.0;

extern Dynamixel2Arduino dxl;

using namespace ControlTableItem;

// 라인트레이싱 모드 플래그 (초기 상태는 비활성화)
bool lineTracingMode = false;

// 모드 전환 딜레이 시간 (밀리초)
unsigned long lastModeChangeTime = 0;  // 마지막 모드 전환 시간 기록
const unsigned long modeChangeDelay = 5000;  // 5초 딜레이

// RFID, 자석 센서, PID 주기 조절 변수
unsigned long previousMillisRFID = 0;  
unsigned long previousMillisPID = 0;
unsigned long rfidInterval = 200;  // RFID 판독 주기 (기본 200ms)
unsigned long pidInterval = 50;    // PID 제어 주기 (기본 50ms)

void setup() {
  DEBUG_SERIAL.begin(115200);  // 시리얼 속도 조정
  dxl.begin(1000000);
  dxl.setPortProtocolVersion(DXL_PROTOCOL_VERSION);

  // 왼쪽 모터 초기화
  dxl.ping(DXL_ID_LEFT);
  dxl.torqueOff(DXL_ID_LEFT);
  dxl.setOperatingMode(DXL_ID_LEFT, OP_VELOCITY);
  dxl.torqueOn(DXL_ID_LEFT);

  // 오른쪽 모터 초기화
  dxl.ping(DXL_ID_RIGHT);
  dxl.torqueOff(DXL_ID_RIGHT);
  dxl.setOperatingMode(DXL_ID_RIGHT, OP_VELOCITY);
  dxl.torqueOn(DXL_ID_RIGHT);

  // TurtleBot3 초기화
  TurtleBot3Core::begin("Waffle");

  // RFID 모듈 초기화
  SPI.begin();
  rc522.PCD_Init();
}

void loop() {
  unsigned long currentMillis = millis();

  // TurtleBot3 코어는 항상 실행
  TurtleBot3Core::run();

  // RFID 카드 감지 (주기 조절)
  if (currentMillis - previousMillisRFID >= rfidInterval) {
    previousMillisRFID = currentMillis;
    if (rc522.PICC_IsNewCardPresent() && rc522.PICC_ReadCardSerial()) {
      if (currentMillis - lastModeChangeTime >= modeChangeDelay) {
        if (rc522.uid.uidByte[0] == 35 && rc522.uid.uidByte[1] == 178 &&
            rc522.uid.uidByte[2] == 77 && rc522.uid.uidByte[3] == 14) {
          lineTracingMode = !lineTracingMode;  // RFID로 라인트레이싱 모드를 전환
          lastModeChangeTime = currentMillis;
        }
      }
    }
  }

  // 라인트레이싱 모드가 활성화된 경우에만 PID 제어 (주기 조절)
  if (lineTracingMode && currentMillis - previousMillisPID >= pidInterval) {
    previousMillisPID = currentMillis;

    // 라인 센서 값 읽기
    int leftSensorValue = analogRead(leftSensorPin);
    int rightSensorValue = analogRead(rightSensorPin);

    // PID 제어 계산
    error = leftSensorValue - rightSensorValue;
    integral += error;
    derivative = error - lastError;
    correction = kp * error + ki * integral + kd * derivative;

    // 모터 속도 계산
    float leftMotorSpeed = BASE_SPEED - correction;
    float rightMotorSpeed = BASE_SPEED + correction;

    // 최대 속도 제한 적용
    leftMotorSpeed = constrain(leftMotorSpeed, -MAX_RPM, MAX_RPM);
    rightMotorSpeed = constrain(rightMotorSpeed, -MAX_RPM, MAX_RPM);

    // 모터 속도 설정
    dxl.setGoalVelocity(DXL_ID_LEFT, leftMotorSpeed);
    dxl.setGoalVelocity(DXL_ID_RIGHT, rightMotorSpeed);

    // 이전 오차 저장
    lastError = error;
  }
}

Screenshot from 2024-11-10 15-11-59