描述

您可以在Hackster.io和 Esmacat 官方網(wǎng)站上閱讀有關(guān)此教程和其他 Esmacat 教程的更多信息。

另請(qǐng)查看我們的 EASE Crowd Supply 活動(dòng)頁(yè)面：https ://www.crowdsupply.com/harmonic-bionics/ease

概述：

在本教程中，您將學(xué)習(xí)如何設(shè)置運(yùn)行機(jī)器人操作系統(tǒng) (ROS) 的Esmacat Master S / Esmacat Master C作為 EtherCAT 主站。它將用于使用 Esmacat (EASE) Slave 設(shè)備的 EtherCAT Arduino Shield 來(lái)控制 turtlesim 節(jié)點(diǎn)。

• 首先，討論一些關(guān)于 EtherCAT Master 和 ROS 的一般信息。
• 在學(xué)習(xí)設(shè)置 EtherCAT 主站后，您將學(xué)習(xí)實(shí)施一個(gè)實(shí)際項(xiàng)目，使用來(lái)自 LCD Shield 的模擬值輸入遠(yuǎn)程操作 Turtlesim 節(jié)點(diǎn)，并使用 ROS 輕松操作。

Esmacat (EASE) 的 EtherCAT Arduino 擴(kuò)展板：

EASE I是連接到 EtherCAT 主站（Raspberry Pi/PC/筆記本電腦/專用 EtherCAT 主站設(shè)備，如Esmacat Master S和Esmacat Master C）的 EtherCAT 從站。它可以堆疊在 Arduino 頂部，其他帶有 Arduino 的 MCU 板Uno 外形尺寸和防護(hù)罩。該擴(kuò)展板允許與用于高性能機(jī)器人應(yīng)用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) EtherCAT 協(xié)議進(jìn)行高速通信。Esmacat 簡(jiǎn)單易用的 Arduino 和 Mbed 庫(kù)允許在基板上輕松編碼，并且 Esmacat 的免費(fèi)開源 EtherCAT 主軟件具有高級(jí)抽象，因此用戶可以在幾分鐘內(nèi)運(yùn)行應(yīng)用程序！

特色亮點(diǎn)：

• EASE 連接 Arduino 板、類 Arduino 板和 Arduino Shields，用于大規(guī)模應(yīng)用。
• EtherCAT 支持高速通信（200Mbps，比 CAN 總線快 200 倍），這是一種用于自動(dòng)化的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線。
• EtherCAT 硬件/軟件僅存在于 EASE 上，因此 MCU 基板上沒有性能損失。
• EASE 具有 Arduino Uno 的外形尺寸，因此可以利用 Arduino 生態(tài)系統(tǒng)。
• 多個(gè) EASE 之間的菊花鏈連接簡(jiǎn)化了布線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
• Power-over-EtherCAT (POE) 技術(shù)減少了所需電線和電源插座的數(shù)量。
• Arduino Board 和 EASE 之間的數(shù)據(jù)包通過 SPI 進(jìn)行通信，使 EASE 可以與包括 Arduino 板和 MBed 板在內(nèi)的許多不同類型的板兼容。
• 由 Esmacat 庫(kù)開發(fā)的 Arduino 和 Mbed 允許用戶在幾分鐘內(nèi)輕松開發(fā)基板和 EASE 之間的代碼。
• 此擴(kuò)展板有 8 個(gè)寄存器，可用于通過 EtherCAT 主站通過連接到擴(kuò)展板的以太網(wǎng)電纜在設(shè)備之間發(fā)送/接收數(shù)據(jù)。

更多信息：https ://www.esmacat.com/ease

推薦閱讀：EASE 數(shù)據(jù)表。踢腳線

Esmacat Master S：

Esmacat Master SI是一款功能強(qiáng)大的 EtherCAT 主硬件，能夠滿足大多數(shù)機(jī)器人應(yīng)用的所有計(jì)算需求。它帶有一個(gè)預(yù)加載的實(shí)時(shí) Linux 操作系統(tǒng)（基于 Ubuntu 18.04），以及完整的 Esmacat Master 軟件套件。

Esmacat Master S 具有在開發(fā)階段用作臺(tái)式 PC 所需的所有硬件（包括 Wi-Fi、HDMI、VGA 和 USB 端口），但也針對(duì)安裝在最終機(jī)器人本身中進(jìn)行了優(yōu)化，其低功耗、無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)、鋁制結(jié)構(gòu)和 SSD。這種二合一功能極大地提高了開發(fā)、測(cè)試、調(diào)試和最終部署之間過渡的平滑度。

由于 Esmacat Master 軟件作為 C++ API 加載，Esmacat Master S 還提供了在其上輕松運(yùn)行其他自定義機(jī)器人算法的靈活性，而無(wú)需額外的計(jì)算硬件。

更多信息：https : //www.esmacat.com/master-s

Esmacat 大師 C：

Esmacat Master C 是一款緊湊型 EtherCAT 主計(jì)算機(jī)，旨在滿足機(jī)器人應(yīng)用的計(jì)算需求，其中尺寸、重量和功耗是最高優(yōu)先級(jí)。

它預(yù)裝了實(shí)時(shí)搶占式 Debian 操作系統(tǒng)，以及完整的 Esmacat 主軟件套件。Esmacat Master C 還針對(duì)您的最終機(jī)器人進(jìn)行了優(yōu)化，具有低功耗和無(wú)風(fēng)扇單板設(shè)計(jì)，但它還具有必要的硬件，例如 Wi-Fi、HDMI 和多個(gè) USB 端口，以啟用登錄用于調(diào)試和開發(fā)的常規(guī) Linux 系統(tǒng)。

借助作為 C++ API 加載的 Esmacat 主軟件，Esmacat Master C 還為您提供了在其上輕松運(yùn)行其他自定義機(jī)器人算法的靈活性，而無(wú)需額外的計(jì)算硬件。

更多信息： https ://www.esmacat.com/master-c

活性氧：

機(jī)器人操作系統(tǒng) (ROS)是用于編寫機(jī)器人軟件的靈活框架。它是一組工具、庫(kù)和約定，旨在簡(jiǎn)化在各種機(jī)器人平臺(tái)上創(chuàng)建復(fù)雜且穩(wěn)健的機(jī)器人行為的任務(wù)。

對(duì)于本教程，建議使用 Kinetic 以上的 ROS 版本。

按照官方 ROS 安裝 wiki中提供的步驟安裝 ROS 并在編譯和執(zhí)行此項(xiàng)目之前配置工作區(qū)。

注意：EsmacatMasterS和EsmacatMasterC 預(yù)裝了 ROS（Melodic desktop-full）。

需要注意的是，ROS1 的穩(wěn)定版本目前僅適用于Linux。

硬件連接：

主要硬件組件包括：

• EtherCAT Master（Esmacat Master S或Esmacat Master C ）
• EtherCAT 從站（使用 Arduino 輕松實(shí)現(xiàn)）
• 樹莓派（安裝了 ROS）
• 以太網(wǎng)供電（POE 注入器）
• 以太網(wǎng)電纜
• 直流適配器（用于 POE）和
• 液晶屏

由于 EASE 使用 POE 注入器，因此無(wú)需單獨(dú)為 Arduino 板供電。EASE 可以為板和通過 EtherCAT 連接的任何其他板供電！

連接如本教程“原理圖”部分中的圖片所示。“硬件設(shè)置示意圖”概述了要進(jìn)行的連接。

筆記：

• 確保以太網(wǎng)連接牢固地插入插座。（連接松動(dòng)可能導(dǎo)致從設(shè)備無(wú)法識(shí)別。）

所需庫(kù)：

• 一個(gè)用于 Arduino 的 EASE 庫(kù)，用于與 Arduino 子系統(tǒng)進(jìn)行通信。

EASE 庫(kù)在 Arduino 的庫(kù)管理器中可用（草圖 -> 包含庫(kù) -> 管理庫(kù)對(duì)話框）。在搜索欄中輸入 EASE_Arduino Code 并安裝庫(kù)。

或者

該庫(kù)的鏈接已包含在代碼部分下。下載庫(kù)并將其添加到 Arduino IDE（Sketch-> Include Library-> Add.ZIP library 并選擇文件）以開始編碼部分。

推薦閱讀：EASE 入門。

軟件 ：

本教程所需的軟件涉及編碼

• EtherCAT Master（Esmacat Master S 和 Esmacat Master C）和
• 阿杜諾。

對(duì) EtherCATMaster 進(jìn)行編程：

• 如果您是 Esmacat 客戶，請(qǐng)使用提供的登錄憑據(jù)來(lái)克隆本教程的 Esmacat 主軟件的最新版本。

對(duì) Arduino 進(jìn)行編碼：

打開 Arduino IDE 并創(chuàng)建一個(gè)新的草圖文件。本教程的完整代碼可在名為“arduino_with_ease_and_lcd_shield”的代碼部分中找到。

編譯并將此代碼上傳到與 EASE 連接的 Arduino 板上。

注意：確保在 IDE 中檢查 Board 和 Port 是否選擇正確。

運(yùn)行 Esmacat 主代碼：

運(yùn)行 Esmacat 主代碼時(shí)，您會(huì)在終端上獲得類似于以下的結(jié)果，顯示 ROS 節(jié)點(diǎn)與 Esmacat 主節(jié)點(diǎn)通??信以更新 EASE 寄存器。

結(jié)果：

至此，您已經(jīng)成功編程了 Arduino 板和 EtherCAT 主站！自定義 ROS 主題可用于發(fā)布和訂閱消息以與 Esmacat 硬件和 ROS 進(jìn)行通信。

感謝您關(guān)注我們的教程！我們很高興看到用戶可以使用 EASE 創(chuàng)建什么！如果你有問題，請(qǐng)告訴我們。