通过WiFi将ESP32与ROS集成

将 ESP32 与 ROS 通过 WiFi 集成#

在这篇博客文章中，我将指导您如何使用 WiFi 将 ESP32 开发板连接到机器人操作系统（ROS）。这是一个适合初学者的指南，将带您了解如何使用 rosserial_arduino 库将 ESP32 与 ROS 集成，该库为 Arduino 开发板提供了 ROS 通信协议。

查看我的 GitHub。

https://github.com/Xiangyu-Fu/ESP32_ROS_wifi

先决条件#

在我们开始之前，请确保您拥有以下开发环境：

Ubuntu 20.04
ROS Noetic
PlatformIO espressif32
ESP32 Arduino 框架
frankjoshua/Rosserial Arduino 库 @^0.9.1

您也可以使用树莓派代替 PC。

环境设置#

在您自己的 PC 或树莓派上#

您需要安装所需的 ROS 软件包。在终端中使用以下命令：

$ sudo apt-get install ros-${ROS_DISTRO}-rosserial-arduino
$ sudo apt-get install ros-${ROS_DISTRO}-rosserial

安装必要的软件包后，启动 ROS 主节点：

$ roscore

然后，在一个新的终端窗口中，运行 rosserial 节点：

$ rosrun rosserial_python serial_node.py tcp

这将启动与我们的 ESP32 通过 TCP 连接的 ROS 节点。

在您的嵌入式设备上（这里是 ESP32）#

确保您已将适当的示例代码烧录到开发板上。您可以使用 PlatformIO 环境或 Arduino IDE 来完成此操作。

运行示例#

依赖项#

第一步是包含必要的库。这些是 Arduino 核心库、用于连接网络的 WiFi 库以及用于与 ROS 系统交互的 ROS 库。

#include <arduino.h>
#include "WiFi.h"
#include <ros.h>
#include <std_msgs/String.h>

我们定义几个全局变量：

Arduino 开发板和 ROS 服务器的 IP 地址。
ROS 服务器的服务器端口。
WiFi 网络的 SSID 和密码。
我们将发送到 ROS 服务器的消息（“hello world！”）以及我们将发送的频率。
ROS 节点的句柄和用于向 ROS 系统发送消息的发布者。

连接到 WiFi#

我们的setupWiFi()函数将 Arduino 开发板连接到 WiFi 网络。它会重复检查连接状态，并在每次尝试时打印一个句号，直到连接建立。一旦连接成功，它会打印出 WiFi 连接的 SSID 和本地 IP 地址。

void setupWiFi()
{  
   WiFi.begin(ssid, password);
   while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(500);Serial.print("."); }
   Serial.print("SSID: ");
   Serial.println(WiFi.SSID());
   Serial.print("IP:   ");
   Serial.println(WiFi.localIP());
}

主设置#

在setup()函数中，我们初始化串行通信以进行调试，设置 WiFi 连接，建立与 ROS 服务器的连接，初始化 ROS 节点，并宣传发布者。

void setup(){
    Serial.begin(115200);
    setupWiFi();

    nh.getHardware()->setConnection(server, serverPort);
    nh.initNode();

    Serial.print("ROS IP = ");
    Serial.println(nh.getHardware()->getLocalIP());

    nh.advertise(chatter);
}

主循环#

在主loop()中，我们检查时间，如果自上次消息以来已经过去足够的时间，我们就发送一条新消息。我们还检查连接状态，并相应地在串行监视器中打印消息。在这些检查之后，我们调用nh.spinOnce()来处理任何传入的消息，然后延迟一毫秒。

void loop(){
  if(millis() - last_time >= period)
  {
    last_time = millis();
    if (nh.connected())
    {
      Serial.println("Connected");
      str_msg.data = hello;
      chatter.publish( &str_msg );
    } else {
      Serial.println("Not Connected");
    }
  }
  nh.spinOnce();
  delay(1);
}

就是这样！现在您可以开始使用 Arduino 通过 WiFi 与 ROS 进行交互。祝您编码愉快！

一旦您设置好一切，并且 ESP32 连接到与您的 PC 或树莓派相同的网络，ESP32 应该开始向 ROS 系统发送 “hello world！” 消息。您可以使用像 rqt_console 这样的工具可视化此输出，或者简单地在终端中监控输出。

如果一切设置正确，您应该会看到类似于以下的屏幕：

result

就是这样！您的 ESP32 现在已通过 WiFi 连接到 ROS。这个基本框架可以成为更复杂项目的基础，在这些项目中，ESP32 与 ROS 交互以控制机器人或其他设备。

最后思考#

我们刚刚走过了将 ESP32 通过 WiFi 连接到 ROS 的过程。虽然这个例子相对简单，但它为更复杂的项目提供了强大的基础。ROS 是一个强大的系统，用于控制和管理机器人，将其与灵活且强大的 ESP32 集成，打开了广泛的可能性。无论您是在构建无人机、移动机器人还是任何其他需要与 ROS 接口的设备，这个指南提供了您入门所需的基础。

所以现在轮到您了。祝您编码愉快！