EP5 : ความรู้เบื้องต้นเพื่อใช้ในการควบคุมหุ่นยนต์ในงานอัตโนมัติ

-
ความรู้เบื้องต้นเพื่อใช้ในการควบคุมหุ่นยนต์ในงานอัตโนมัติ

EP5: ความรู้เบื้องต้นเพื่อใช้ในการควบคุมหุ่นยนต์ในงานอัตโนมัติ

ในการควบคุมหุ่นยนต์ให้สามารถทำงานแบบอัตโนมัติได้ ไม่ว่าจะเป็นการเดินตามเส้น การหลบสิ่งกีดขวาง หรือการเคลื่อนที่ในแผนที่ เราจำเป็นต้องมีพื้นฐานด้านระบบหุ่นยนต์ที่สำคัญหลายหัวข้อ โดยเฉพาะเมื่อทำงานกับ ROS 2 ซึ่งเป็นระบบพัฒนาหุ่นยนต์ที่ได้รับความนิยมสูง

1. Coordinate Frame และ TF

การเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ต้องอิงกับระบบพิกัด เช่น พิกัดของล้อ ตัวหุ่นยนต์ หรือตำแหน่ง LiDAR การจัดการพิกัดเหล่านี้เรียกว่า TF (Transform)

  • TF ใช้เชื่อมโยงพิกัดของ sensor ต่าง ๆ เข้ากับตัวหุ่นยนต์
  • เฟรมที่พบบ่อย: map, odom, base_link, laser
ตัวอย่างโครงสร้าง TF Tree

2. Odometry (Odom)

Odometry คือข้อมูลตำแหน่งและการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ โดยได้จากล้อ (encoder) และ/หรือ IMU

  • ใช้ในการคำนวณตำแหน่งปัจจุบันของหุ่นยนต์
  • ข้อมูล Odom จะถูกแสดงใน TF และใช้ใน Navigation

3. SLAM (Simultaneous Localization and Mapping)

หากหุ่นยนต์ต้องทำงานในพื้นที่ที่ไม่มีแผนที่มาก่อน เราสามารถใช้ SLAM เพื่อให้หุ่นยนต์สร้างแผนที่ขณะเคลื่อนที่ได้เอง

  • ใช้ LiDAR หรือกล้อง RGB-D เป็นตัวช่วย
  • ผลลัพธ์คือแผนที่ที่นำไปใช้ในการนำทางได้

4. Navigation (Nav2)

ระบบ Navigation เป็นระบบที่ทำให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่ไปยังเป้าหมายอย่างปลอดภัย โดยมีการวางแผนเส้นทางและหลบสิ่งกีดขวาง

  • ใช้แผนที่และข้อมูล odom เป็นข้อมูลหลัก
  • สามารถสั่งหุ่นยนต์ให้ไปยังพิกัด X,Y ได้

5. Sensor Integration

การควบคุมหุ่นยนต์ต้องใช้ข้อมูลจากหลายเซ็นเซอร์ เช่น:

  • Encoder → คำนวณ odometry
  • IMU → คำนวณการหมุนตัว/ความเร่ง
  • LiDAR → ใช้ในการหลบหลีกและสร้างแผนที่

สรุป

ก่อนที่จะพัฒนาโปรแกรมควบคุมหุ่นยนต์แบบอัตโนมัติ ควรมีความเข้าใจในหัวข้อพื้นฐานเหล่านี้:

  • TF และการจัดการพิกัด
  • Odometry และการคำนวณตำแหน่ง
  • การสร้างแผนที่ด้วย SLAM
  • การนำทางด้วย Nav2
  • การเชื่อมต่อและใช้งาน Sensor จริง

ความคิดเห็น

แสดงความคิดเห็น

โพสต์ยอดนิยมจากบล็อกนี้

EP2 : ติดตั้ง Ubuntu บน Oracle VM VirtualBox (สำหรับผู้เริ่มต้น)

-
รูปภาพ
ติดตั้ง Ubuntu บน Oracle VM VirtualBox 📦 ติดตั้ง Ubuntu บน Oracle VM VirtualBox (ฉบับผู้เริ่มต้น) 💡 ทำไมถึงควรใช้ Oracle VM VirtualBox? สำหรับคนที่ใช้ Windows แล้วอยากเรียนรู้ ROS2 ซึ่งต้องติดตั้งบน Ubuntu ทางออกที่ง่ายและปลอดภัยคือ "ติดตั้ง Ubuntu ผ่านเครื่องเสมือน" โดยใช้ Oracle VM VirtualBox ✅ ใช้งาน Ubuntu ได้โดยไม่ล้าง Windows ✅ ปลอดภัย ลองผิดลองถูกได้ ✅ ใช้เรียน ROS2, เขียนโค้ด, ทดสอบได้ ✅ ฟรีและใช้งานง่าย 🔧 สิ่งที่ต้องเตรียม Oracle VM VirtualBox → ดาวน์โหลด Ubuntu ISO (หา version 22.04) → ดาวน์โหลด 🛠️ ขั้นตอนการติดตั้ง Ubuntu 1. สร้าง Virtual Machine ใหม่ เปิด VirtualBox → คลิก “New” → ตั้งชื่อ เช่น Ubuntu-ROS2 เลือก Type: Linux และ Version: Ubuntu (64-bit) 2. ตั้งค่าหน่วยความจำ (RAM) เลือกขนาดอย่างน้อย 4096 MB (หรือ 4 GB) 3. สร้างฮาร์ดดิสก์เสมือน เลือก VDI Dynamically allocated ขนาด 30 GB ขึ้นไป 4....
อ่านเพิ่มเติม

EP1 : ROS คืออะไร? / ROS2 คืออะไร?

-
รูปภาพ
  ROS คืออะไร? / ROS 2 คืออะไร? 🤖 บทนำ ลองจินตนาการว่าคุณกำลังสร้างหุ่นยนต์หนึ่งตัว ไม่ว่าจะเป็นรถยนต์ไร้คนขับ, แขนกลในโรงงาน, หรือหุ่นยนต์ส่งของในห้างสรรพสินค้า… หุ่นยนต์เหล่านี้ล้วนต้องมีระบบควบคุมซับซ้อนที่ต้องรับข้อมูลจากเซนเซอร์ต่างๆ และสั่งการไปยังมอเตอร์หรืออุปกรณ์ควบคุมอื่นๆ เพื่อไม่ให้ต้องสร้างซอฟต์แวร์ควบคุมใหม่ตั้งแต่ศูนย์ทุกครั้ง – จึงมีสิ่งหนึ่งที่เรียกว่า “ROS” หรือ Robot Operating System เกิดขึ้นมาครับ ROS คืออะไร? ROS (Robot Operating System) ไม่ใช่ระบบปฏิบัติการอย่าง Windows หรือ Linux แต่เป็น ชุดของเครื่องมือและเฟรมเวิร์ก ที่ช่วยให้การพัฒนาโปรแกรมสำหรับหุ่นยนต์เป็นเรื่องง่ายขึ้นมาก โดย ROS จะจัดการกับ: การส่งข้อมูลระหว่างโปรแกรม (เช่น node ที่อ่านเซนเซอร์ กับ node ที่คำนวณเส้นทาง) การแยกโปรแกรมย่อยให้ทำงานแยกกันเป็นโมดูล การจำลอง, แสดงผล, และจัดการกับเวลาของหุ่นยนต์ การบันทึกและเล่นข้อมูลย้อนหลัง (bag files) 📌 ROS ไม่ได้ควบคุมหุ่นยนต์โดยตรง แต่เป็น “แพลตฟอร์ม” ที่ช่วยให้นักพัฒนาสร้างระบบหุ่นยนต์ได้เร็วและมีมาตรฐานมากขึ้น แล้ว ROS 2 ค...
อ่านเพิ่มเติม

EP6 : เริ่มต้นใช้งาน TF ใน ROS 2

-
รูปภาพ
รู้จักกับ TF ใน ROS 2 รู้จักกับ TF ใน ROS 2 ระบบ TF ใน ROS 2 เป็นระบบที่ใช้จัดการการแปลงพิกัด (coordinate transform) ระหว่างเฟรม (frame) ต่าง ๆ ของหุ่นยนต์ เช่น จาก map ไปยัง odom หรือจาก base_link ไปยัง camera_link เป็นต้น TF คืออะไร? TF ย่อมาจาก “Transform” คือระบบที่ช่วยให้ ROS ทราบว่าแต่ละเฟรมอยู่ตรงไหนของโลกในช่วงเวลาต่าง ๆ การใช้ TF ทำให้สามารถติดตามตำแหน่งของหุ่นยนต์หรืออุปกรณ์เซ็นเซอร์ได้อย่างแม่นยำ ตัวอย่าง TF Tree ตัวอย่างโครงสร้าง TF ของหุ่นยนต์เคลื่อนที่พื้นจะมีลักษณะคล้ายต้นไม้: map → odom odom → base_link base_link → lidar_link , camera_link การ Broadcast TF ใน ROS 2 การส่งข้อมูล TF ใช้ tf2_ros::TransformBroadcaster เช่น: geometry_msgs::msg::TransformStamped t; t.header.stamp = node->now(); t.header.frame_id = "base_link"; t.child_frame_id = "camera_link"; t.transform.translation.x = 0.1; t.transform.rotation = tf2::toMsg(tf2::Quaternion(0, 0, 0, 1)); broadcaster->sendTransform(t); กา...
อ่านเพิ่มเติม