Seirios可支援各式各樣的感測器，也支援各種不同的組合，提供給不同應用層面的機器人 。

以下展示的感測器，皆經過Seirios RNS安裝測試過，都可以在各式的機器人種類上順利執行。

PC & CPU 規格要求

電腦、迷你 PC 和其他開發板配備 x86 或 ARM64 芯片。 點擊下一步，以查看經過 Seirios 測試硬件。

電腦處理能力對於在機器人上運行 Seirios RNS 至關重要。 隨著安裝的感測器越多，將需要分配更多的計算能力 - Seirios 可用的計算能力將減少

以下是推薦的 PC/板規格，以讓 Seirios RNS 上的每個功能，都可以享受到此效能：

• PC with x86 processor (4 cores with 8 threads @ >3.1GhZ) 或是 ARM64 (8 cores)

• 8GB DDR4 RAM

• 256GB SSD

• Ubuntu 20.04 & ROS Noetic (x86) 或是 Ubuntu 18.04 & ROS Melodic (ARM64)

• WiFi connectivity 802.11a/b/g/n/ac

以下為我們使用 Seirios RNS 測試過的特定 PC 和開發板。

主機硬體PC

ARM / ARMv8-A

相機

全方位相機

激光雷達LiDARs

超聲波感測器

紅外線感測器

Seirios RNS 導航軟體有提供REST APIs 給您使用，讓你可以整合和更進階的部署功能，

請在電腦上輸入localhost:8000 或是 <IPaddress>:8000 ，就可看到一連串APIs的列表。

或是你也可以在此下載檔案瀏覽APIs的相關資訊 ⬇️

如何運作的呢？

Pebble planner takes the global plan, decimates it to space out the poses as “pebbles”, then tries to reach them one by one.

It does this by rotating towards the next pebble, then accelerating until max velocity is reached.

Setting up

Filepath: catkin_ws/movel_ai/config/movel/config/

File to modify: base_local_planner_params.yaml

Same steps as setting up for TEB Local Planner. In the file, uncomment the section PebbleLocalPlanner to set your local planner to use Pebble.

Filepath: catkin_ws/movel_ai/config/velocity_setter/config/

File to modify: velocity_setter.yaml

Change the param local_planner: "PebbleLocalPlanner".

Make sure you changed the params in both files or else error may be thrown.

Overview of parameters

Compared to TEB, pebble planner has fewer configurable params.

Configurable Parameters

Can be generally classified as Probably Important, Optional and Can Be Ignored.

Probably Important

d_min - Min distance of the next pose, to qualify as a pebble. If you feel the robot is oscillating too much, increasing this value helps.

allow_reverse - Determines whether the robot can move backwards or not. Set this value to false if you don't want your robot to be moving backwards. Recommended if your robot doesn't have sensors at the back.

acc_lim_theta - Limits the angular rotation. Pebble planner will rotate the robot towards the next pebble, then accelerates towards it (till max speed). Planned path may be straighter if angular acceleration is lowered.

Optional

xy_goal_tolerance - Tolerable distance away from the intended goal.

yaw_goal_tolerance - Angular tolerance between where you want the robot to face and where it actually faces.

acc_lim_x - Limits how fast the robot speeds up to the next pebble. Robots need time to think and stop when it sees an obstacle. Robots may have less time to react if it is previously speeding.

local_obstacle_avoidance - Whether you want Pebble Planner to handle obstacle avoidance or not. Else, obstacle avoidance will be handled by global planner.

N_lookahead - How many pebbles to look ahead when evaluating obstacles.

Can Be Ignored

max_vel_x, max_vel_theta - These values will be set by the UI depending on what values you give there. Can ignore if you are using the UI.

(kp, ki, kd values) - Probably just configurations for differential drive.

如何利用 teb_local_planner 改善導航功能

此指引是給那些選擇使用 teb_local_planner 的人，導航您的機器人。更多資訊，請點擊 .

1. 設置

1.1. 設置 local planner

Filepath: catkin_ws/movel_ai/config/movel/config/

File to modify: base_local_planner_params.yaml

請注意，local planner的配置文件位於 movel 安裝包中。在 yaml 文件本身中，裡面包含 3 個local planner，但我們只會使用其中一個。 取消註釋 TebLocalPlannerROS 下的整個部分。

這些是可以配置的參數，以下將解釋如何調整這些參數。

1.2. 配置速度設定

使用TEB Planner去配置Seirios後，需要同步TEB Planner指定的最大速度。

Filepath: catkin_ws/movel_ai/config/velocity_setter/config/

File to modify: velocity_setter.yaml

檢查local_planner在base local planner的配置中，是否匹配planner的名稱。 您將配置在TEB Planner中指定的最大速度。

1.3. 檢查確認

• 終端裡的rostopic list 確認你是否有發佈 /odom。

• Planners需要一張地圖，請確認你是否已經建置好欲導航的地圖。

• 啟動 rviz，將你的Fixed Frame更改為/map 。

• 在Seirios，從地圖管理中，載入該地圖。

2. 機器人定位

rviz：使用 2D Pose Estimator 工具，在地圖上精確定位機器人的位置。 您可以使用 LaserScan 來幫助您 - 將尺寸 (m) 增加到至少 0.05，並嘗試將 LaserScan 中的線條與地圖盡可能匹配。

Seirios：請至導航定位此功能，使用鍵盤或操縱桿按鈕，將激光的線條與地圖盡可能地對齊。

2.1. AMCL 配置

Filepath: catkin_ws/movel_ai/config/movel/config/amcl.yaml

File to modify: amcl.yaml

Amcl 配置文件與 base_local_planner_params.yaml 位於同一目錄中。

同樣地，Amcl 文件中有很多參數，儘管我們只需要這兩個參數：

配置min_particles 和 max_particles 來調整精確度。

2.2. 檢查確認

• rviz/Seirios 中機器人的位置，必須盡可能準確地對應機器人的實際位置，不準確的定位可能會導致諸如路線錯誤、機器人進入禁區、機器人卡在尷尬的角落等問題。

3. 調整teb_local_planner 參數

本節提供，關於 TebLocalPlannerROS 的參數列表中數值的建議。 返回到相同的 base_local_planner_params.yaml 文件。

可調整的參數，可以分為以下幾類：

• Robot機器人

• Goal Tolerance目標容錯

• Trajectory機器人軌道

• Obstacles障礙物

• Optimisation機器人優化

3.1. 機器人Robot

請根據製造商指定的配置，調整機器人相關參數。 即為速度和加速度設置的值，不應超過機器人的硬體限制。

運動學Kinematics

vel 參數限制了機器人的移動速度， acc 參數限制機器人可以加速的速度， _x 指定線性運動學，而 _theta 指定角度運動學。

足跡模型Footprint Model

從字面上看，就是指腳印，理想情況下，將佔地面積配置為略大於機器人的實際測量值， 應該根據機器人的測量來配置footprint_model。

半徑radius 需要輸入此類型 type: "circular"

頂點vertices 需要輸入此類型 type: "polygon"

3.2. 目標容錯Goal Tolerance

可指定您願意容忍的偏離目標點的程度。

xy_goal_tolerance 是距離目標可接受的直線距離，以meter為單位。

yaw_goal_tolerance 是機器人方向的偏差。 例如：目標指定機器人應直接面向牆壁，但實際上，機器人稍微面向左側。

3.3. 障礙物Obstacles

指的是決定機器人在障礙物前應如何表現。

需要進行實驗來調整planner以最適合地方式接近障礙物。 風險高的配置將允許機器人，在障礙重重的路徑中移動，例如：在狹窄的走廊，但它可能會卡在障礙物周圍或撞到障礙物；更保守的配置可能會導致機器人排除其唯一可用的路徑，因為它認為它離障礙物太近了。

最棘手的部分是，要如何在這兩種情況之間取得平衡。

min_obstacle_dist 是您希望與障礙物保持的最小距離。

inflation_dist 是在障礙物周圍添加的緩衝區。

4. 避障參數的代價地圖costmap

除了在local planner，配置障礙物行為處理外，我們還可以配置代價圖。

代價地圖會告訴機器人，機器人移動到特定點需要多少成本。 成本越高，機器人越不應該去那裡。致命的障礙物可能損壞機器人，將會付出超高的成本。

Filepath: catkin_ws/movel_ai/config/movel/config/

File to modify: costmap_common_params.yaml

文件在同一目錄中base_local_planner_params。

footprint必須與base_local_planner_params.yaml中指定的測量相匹配。

你可以選擇將common_costmap_params 中的部分或全部圖層添加到global_costmap_params 和local_costmap_params。

4.1.膨脹層Inflation Layer

這一層膨脹了致命障礙物周圍的邊緣，且可指定你想讓障礙物膨脹多少。

inflation_radius 是地圖將障礙物成本值膨脹到的半徑，以meter為單位。 通常它是機器人的寬度，加上一些額外的空間。

cost_scaling_factors 是在膨脹期間，應用於代價縮放因子。

The inflation_radius is actually the radius to which the cost scaling function is applied, not a parameter of the cost scaling function. Inside the inflation radius, the cost scaling function is applied, but outside the inflation radius, the cost of a cell is not inflated using the cost function.

You'll have to make sure to set the inflation radius large enough that it includes the distance you need the cost function to be applied out to, as anything outside the inflation_radius will not have the cost function applied.

For the correct cost_scaling_factor, solve the equation there ( exp(-1.0 * cost_scaling_factor * (distance_from_obstacle - inscribed_radius)) * (costmap_2d::INSCRIBED_INFLATED_OBSTACLE - 1)), using your distance from obstacle and the cost value you want that cell to have.

理想情況下，我們希望設置這兩個參數，使膨脹層幾乎覆蓋走廊，機器人在障礙物之間的中心移動。

（請見下圖）

4.2. 障礙物層Obstacle Layer

障礙層在代價地圖上標出障礙物，它會追蹤感測器數據記錄的障礙物。

若要建置2D地圖，一定要選擇laser_scan_sensor。

obstacle_range是將障礙物插入代價圖後，與機器人的最大距離。 其數值為 10，表示代價地圖將標出距離機器人10 米以內的障礙物。

raytrace_range是光線追蹤障礙物的範圍（以meter為單位)，此數值必須根據您的感測器做設置。

max_obstacle_height 是添加到代價地圖的障礙物的最大高度。若此障礙物非常高，請增加此數值，並根據你的感測器去做設置。

體素層參數Voxel layer parameters

origin_z 是地圖的 z 原點（米）。

z_resolution是立方體的高度。

z_resolution controls how dense the voxels is on the z-axis. If it is higher, the voxel layers are denser. If the value is too low (e.g. 0.01), you won’t get useful costmap information. If you set z resolution to a higher value, your intention should be to obtain obstacles better, therefore you need to increase z_voxels parameter which controls how many voxels in each vertical column. It is also useless if you have too many voxels in a column but not enough resolution, because each vertical column has a limit in height.

z_voxels 是體素的數量。

4.3. 低障礙層lowbstacle layer

低障礙層是障礙層，但帶有附加參數。 將您的observation_sources更改為，您要從中獲取數據的主題。

如果您想要 PointCloud (3D)，請使用 obs_cloud；如果您想要 LaserScan (2D)，請使用 mock_scan。 或者您可以指定自己的方法。

這裡有兩個重要參數，需要特別注意。

min_obstacle_height 是機器人底座下方障礙物的高度。 像是包括樓梯，調整此參數，以便機器人可以檢測到下方的障礙物，並防止其掉入坑中..

max_obstacle_height 是障礙物的最大高度，通常指的是機器人的高度。

5. 問題困境Uncomfortable situations

參數調整時，一定會需要有實驗的過程，在這過程中一定會有些問題，所以建議您在修改 yaml 文件之前先在控制台中測試您的值。

rosrun rqt_reconfigure rqt_reconfigure

5.1. 已知問題

問題#1: 讓機器人去狹窄路徑的另一邊的問題。

從觀察中可以看出，機器人將返回目標失敗，或者機器人會將自己靠近牆壁並卡在那裡。

問題 #2: 讓機器人旋轉90度的問題。

The planner不知為何無視牆壁的存在，並指示機器人穿越過它，而不是繞過牆壁迴轉 90 度。 儘管似乎大多數機器人都足夠聰明，可以識別出它們無法穿過牆壁，並且執行中止目標，或是嘗試中陷入困境。

5.2. Some attempted fix

解決方案 #1: 降低速度和加速度。 直覺是，通過減慢機器人的運動和旋轉速度，The planner可能有更多時間對障礙物做出反應並做出相應的計劃。

解決方案 #2: (對於那些拒絕去走廊另一邊的機器人。)

縮小兩個代價地圖中的inflation_radius，使其不覆蓋走廊。（如右圖）觀察注意到，如果半徑覆蓋整個走廊，機器人可能會拒絕移動。

參考資料References

如需更多資訊有關Planners和Tuning Planners，請詳閱以下為外部資源。

• ROS Wiki

如何運用外部設備整合包，來設置您的任務呢？

本指南向您展示如何使用 external_process_handler 外部設備整合包，將您自己的程序作為插件整合到 Seirios 中。

您將會需要:

1. Seirios 導航軟體

2. 您自備的程式碼

0. 安裝 Movel Seirios 訊息

請確認您的ROS版本。

• 若您是 Ubuntu 20.04, ROS Noetic的使用者 :

請至以下連結下載 .deb package: https://drive.google.com/drive/folders/1hpi5NaSkFyr6QVXs83taxeHjWLulw8SH

移動 .deb 此安裝包的你的資料夾，打開終端視窗，請執行此指令 sudo apt install ./ros-noetic-movel-seirios-msgs_0.0.0-0focalXXX64.deb 以下載安裝。

• 其餘版本的使用者:

Git clone this repo here: https://gitlab.com/movelai_public/movel_seirios_msgs/-/tree/master/srv into your catkin workspace.

Run catkin_make this repo to compile so that it will be usable.

1.請將程式碼加進你自己的程式中

你需要功能去與 external_program_handler溝通，以執行你啟動的指令和停止的指令。

你的程式中必須有一些東西可以告訴 Seirios 啟動程序和停止程序。 啟動時，可以使用 ROS 服務或啟動文件來完成。 需要停止時，可以使用 ROS 服務或訂閱主題來完成

以下為程式碼範例 （python and c++）

1.1. 使用ROS service 去啟動 ＆ 停止一個程式

啟動Starting

在您的程序中，添加一個服務，將其命名為 service_start 。 編寫一個處理程序 start_handler作為回調來處理您的啟動程式碼。

停止Stopping

將另一個服務初始化為service_stop。 同樣，編寫一個回調 stop_handler來處理您的程式碼以停止程序。

from movel_seirios_msgs.srv import StringTrigger, StringTriggerResponse # like setbool

#include <movel_seirios_msgs/StringTrigger.h>

C++ 的額外配置

對於 C++ 程序，您還必須在自己包中的 package.xml 中添加 movel_seirios_msgs 包作為相依

<depend>movel_seirios_msgs</depend>

在自己的程式包CMakeLists.txt中, 添加 movel_seirios_msgs ，在此 find_package 之下。

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  roscpp
  rospy
  std_msgs
  movel_seirios_msgs
)

1.2. 使用主題來停止程序

如果您是從 UI 發布停止主題來停止程序，請參閱本節。 否則，忽略它。

請撰寫訂閱者 topic_process_cancel去訂閱此UI主題， 其中 handle_publish_cancel的回調中，請包含您的停止程式碼。

1.3. 發布客戶的狀態

如果您從啟動文件啟動程序，請參閱本節。 否則，忽略它。

這樣做的目的，是要檢查從啟動文件，啟動程序後您的程序，是否有運行成功。

請撰寫發布者 client_status ，如果運行成功，請發佈2 ; 如果運行失敗，請發布3。

2. 範例程式碼

您可以參考範例程式碼，了解如何使用外部設備整合包，來去啟動程序和停止程序。

回調函數中的程式碼，只是用於測試 external_process_handler 的填充代碼。 可以使用您自己的開始程式碼和停止程式碼來替換它們。

#!/usr/bin/env python
import rospy
from movel_seirios_msgs.srv import StringTrigger, StringTriggerResponse # like setbool
from std_msgs.msg import Bool, UInt8


class Pytest:

    def __init__(self):
        print('starting test node')
        self.node = rospy.init_node('python_test')

        self.service_start = rospy.Service('/external_process/trigger_detecting', StringTrigger, self.start_handler)
        self.service_stop = rospy.Service('/external_process/stop_detecting', StringTrigger, self.stop_handler)
        
        # IGNORE dummy_publisher - just to simulate UI cancel topic
        self.dummy_publisher = rospy.Publisher('/cancel_publish', Bool, queue_size=1)

        self.topic_process_cancel = rospy.Subscriber('/cancel_publish', Bool, self.handle_publish_cancel)
        self.client_status = rospy.Publisher('/external_process/client_status', UInt8, queue_size=1)

        self.flag = True

    def start_handler(self, req):
        print('inside start handler')

        start_msg = StringTriggerResponse() 
        start_msg.success = True
        start_msg.message = 'starting detect'

        self.flag = True
        self.publish_client_status()

        while(self.flag):
            print('executing something')
            rospy.sleep(1)
    

        return start_msg # return must be [success, message format]

    def stop_handler(self, req):
        print('inside stop handler')

        self.flag = False
        print('stop handler called')
        stop_msg = StringTriggerResponse()
        stop_msg.success = False
        stop_msg.message = 'stopping detect'

        return stop_msg
    
    # IGNORE if you are not using a topic to stop your code
    def handle_publish_cancel(self, req):
        print("inside publish cancel", req.data)

        cancel_trigger = req.data
        if(cancel_trigger):
            print('executing cancel stuff') # replace print statement
    
    
    # IGNORE if you are not using launch files
    def publish_client_status(self):
        print("publish client status called")
        
        cstatus = UInt8()
        
        #Dummy code
        #Decide how do you determine if your launch file is successful
        #And replace the if-else statement
        if (self.flag == True):
            cstatus.data = 2 # if start_handler successfully called, task is successful and return 2
        else:
            cstatus.data = 3 # else task not successful, return 3

        self.client_status.publish(cstatus)


if __name__ == '__main__':

    py_test = Pytest()
    #py_test.publish_cancel()

    rospy.spin()

#include <ros/ros.h>
#include <std_msgs/Bool.h>
#include <std_msgs/UInt8.h>
#include <movel_seirios_msgs/StringTrigger.h>


class Cpptest {

    private:

        ros::ServiceServer service_start;
        ros::ServiceServer service_stop;

        ros::Publisher dummy_publisher;
        ros::Subscriber topic_process_cancel;

        ros::Publisher client_status;
        bool flag;

    public:
        Cpptest(ros::NodeHandle *nh) {
            service_start = nh->advertiseService("/external_package/triggering_detect_cpp", &Cpptest::start_handler, this);
            service_stop = nh->advertiseService("/external_package/stopping_detect_cpp", &Cpptest::stop_handler, this);

            // Ignore dummy_publisher - just to simulate ui cancel button
            dummy_publisher = nh->advertise<std_msgs::Bool>("/cancel_publish_cpp", 10);
            topic_process_cancel = nh->subscribe("/cancel_publish_cpp", 1, &Cpptest::handle_publish_cancel, this);

            client_status = nh->advertise<std_msgs::UInt8>("/external_process/client_status_cpp", 10);
        
        }

        bool start_handler(movel_seirios_msgs::StringTrigger::Request &req, movel_seirios_msgs::StringTrigger::Response &res) {
            std::cout << "inside start handler\n";
            
            res.success = true;
            res.message = "starting detect";
            //std::cout << res << "\n";

            flag = true;
            publish_client_status();
            std::cout << "start handler flag "<< flag << "\n";

            return true;
        }

        bool stop_handler(movel_seirios_msgs::StringTrigger::Request &req, movel_seirios_msgs::StringTrigger::Response &res) {
            std::cout << "inside stop handler\n";
            
            res.success = false;
            res.message = "stopping detect";
            //std::cout << res << "\n";

            flag = false;
            std::cout << "stop handler flag "<< flag << "\n";

            return true;
        }        

        // Ignore this method if not subscribing to stop topic
        void handle_publish_cancel(const std_msgs::Bool& msg) {
            std::cout << "inside handle publish cancel\n";

            bool cancel_trigger;
            cancel_trigger = msg.data;
            //std::cout << "published msg " << cancel_trigger << "\n";
            if(cancel_trigger){
                std::cout << "do canceling stuff. cancel_trigger: " << cancel_trigger << "\n";
            }
        }

        // Ignore this method if not using launch
        void publish_client_status() {
            std::cout << "publish client status called\n";

            std_msgs::UInt8 cstatus;

            if(flag) {
                cstatus.data = 2;
            }
            else {
                cstatus.data = 3;
            }

            std::cout << "client status " << cstatus << "2 for success, 3 for fail \n";
            client_status.publish(cstatus);

        }

};

int main(int argc, char** argv) {
    
    ros::init(argc, argv, "cpp_test");
    ros::NodeHandle nh;
    
    Cpptest cpp_test(&nh);
 
    ros::spin();

    return 0;
}

3. 在Seirios裡更改檔案

更改您自己的程式碼後，你還需要去配置task_supervisor，才能讓Seirios在你的程式上運行。

3.1. 使用參數 external_process_handler

  watchdog_rate: 2.0
  watchdog_timeout: 0
  service_req: true
  # Below 4 params are COMPULSORY if service_req is true
  service_start: "/external_process/trigger_detecting" 
  service_start_msg: "" # Optional, may put blank string
  service_stop: "/external_process/stop_detecting" 
  service_stop_msg: "" # Optional, may put blank string
  launch_req: false
  # Below 3 params COMPULSORY if launch_req is true
  launch_package: 
  launch_file: 
  launch_nodes: 
  topic_cancel_req: true
  # topic_process_cancel required if topic_cancel_req is true
  topic_process_cancel: "external_process/cancel_publish"
  client_status: # Required if launch_req true, optional otherwise

根據您啟動/停止程序的方式設置 service_req、launch_req 和 topic_cancel_req 的布爾狀態。

參數 service_start、service_stop、topic_process_cancel、client_status 必須與您在自己的文件中提供的主題和服務的名稱相匹配。

3.2. 添加task supervisor 作為插件

將您的程式作為插件添加到task supervisor，以便 Seirios 運行，將配置插入 task_supervisor.yaml

Filepath: ../config/task_supervisor/config/

File to modify: task_supervisor.yaml

在task supervisor的插件部分下，插入以下程式碼。 縮排必須與其他插件對齊。 您可以提供任何name和type，但要確保它們不會與其他插件衝突。 請不要更改class。

  plugins:
   - {name: detecting, type: 10, class: 'external_process_handler::ExternalProcessHandler'}

在文件的末尾中，使用您在上面提供的name創建一個新部分。 請貼上該參數。

detecting:
  watchdog_rate: 2.0
  watchdog_timeout: 0
  service_req: true
  launch_req: false
  service_start: "/external_process/trigger_detecting" #required if service_req is true
  service_start_msg: "" #optional  if there is any particular msg needs to sent or else empty string 
  service_stop: "/external_process/stop_detecting" #required if service_req is true
  service_start_msg: "" #optional  if there is any particular msg needs to sent or else empty string 
  #launch_package: "yocs_velocity_smoother" #required if launch_req is true
  #launch_file: "standalone.launch"  #required if launch_req is true
  #launch_nodes: "/nodelet_manager /velocity_smoother" #required if launch_req is true
  topic_cancel_req: true
  topic_process_cancel: "external_process/cancel_publish"

其他注意事項

對於 C++ 程式，請記住在您自己的程式包中，要正確設置 CMakeLists.txt 和 package.xml。

欲了解更多信息，請點擊此處。 click here.