docs 11 激光雷达和在 ROS2 中发布雷达话题

在 Windows 中测试雷达

本节介绍在 Windows 中对雷达进行简单的测试，由于 ROS2 的使用相对来说比较复杂，所以提供了这个简单的方法来对雷达进行测试。

测试准备

• LD19 激光雷达测试软件
• General Driver for Robots
• D500 LiDAR Kit 激光雷达（包含里面的 PH2.0 4P 转 ZH1.5 4P 连接线）
• USB Type-A 公口转 Type-C 公口线

测试方法

用 PH2.0 转 ZH1.5 4PIN 连接线连接 LD19 和驱动板，注意接口为 LiDAR（在 I2C 旁边），再用 USB 线连接驱动板和电脑，注意 USB 线接入驱动板的接口是旁边写有 LiDAR 的 Type-C 接口。

打开软件选择 LDS19，选择端口，点击开始，出现图像和数字，移动 LD19 图像和数字改变，测试通过。

在选择 COM 口时，如果不清楚要选择哪个 COM，可以记住在连接 USB 线前的 COM 口，然后再连接 USB 线，新出现的 COM 口就是雷达的 COM 口，如果连接 USB 线后没有反应，则需要安装 CP210x USB 转 UART 驱动。

连接树莓派上位机

General Driver for Robots 板载一个激光雷达接口，用于连接激光雷达，并将激光雷达的串口数据通过 USB 发送给上位机。

默认配合 LD19 激光雷达 使用。如果需要连接其它雷达，可能需要重新制作连接线来适配其它雷达的 TX、5V 和 GND 引脚。

General Driver for Robots 默认本身并不会读取雷达数据，作用相当于激光雷达的转接板（串口转 USB），如果使用 General Driver for Robots 上面的 ESP32 模组来处理雷达信息，连接板子上面的 RX 和 LIDAR 引脚（位于扩展排针的最边缘），此 RX 引脚与 ESP32 模组的 UART0 的 RX 相连，LIDAR 引脚与激光雷达的 TX 相连，需要注意，处理雷达信息需要消耗比较多的算力会影响到 ESP32 作为机器人下位机的其它功能，所以本教程主要介绍如何在上位机上使用激光雷达的数据。

激光雷达与上位机连接示例如下：

在 ROS2 中发布雷达话题

本章节使用树莓派作为上位机，可以在 Ubuntu 虚拟机中使用该方法来使用激光雷达，这里基于 ROS2，当作示例来演示如何在 ROS2 中发布雷达话题。

树莓派需要运行官方的系统，如果不知道如何制作镜像，可以参考 树莓派教程 来烧写镜像到 SD 卡中。

1. 安装 ROS2

树莓派开机，可以使用显示器也可以使用无头模式，安装 ROS2 系统和相关软件和工具，可以参考 ROS2 官方文档。

确保 Ubuntu Universe repository 是可用的：

sudo apt install software-properties-common
sudo add-apt-repository universe

将 ROS2 GPG Key 添加到 apt：

sudo apt update && sudo apt install curl
sudo curl -sSL  https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.key

将软件库地址添加到 sources：

echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg] \
http://packages.ros.org/ros2/ubuntu $(. /etc/os-release && echo $UBUNTU_CODENAME) main" \
| sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ros2.list > /dev/null

更新软件库：

sudo apt update

软件更新：

sudo apt update

安装 ROS2、RViz、例子和教程：

sudo apt install ros-humble-desktop

安装开发工具，编译器和其它用以构建 ROS 包的工具：

sudo apt install ros-dev-tools

将 sourcing 添加到 shell，以后每次启动都不需要再手动设置环境：

cecho "source /opt/ros/humble/setup.bash" >> ~/.bashrc

关闭当前终端并重新打开，然后继续后续操作。

2. 下载并编译雷达包

1. 获取雷达的 ROS2 功能包

cd ~

mkdir -p ldlidar_ros2_ws/src

cd ldlidar_ros2_ws/src

git clone  https://github.com/ldrobotSensorTeam/ldlidar_stl_ros2.git
# 或者
git clone  https://gitee.com/ldrobotSensorTeam/ldlidar_stl_ros2.git

2. 系统设置

• 第一步，通过板载串口或者 USB 转串口模块（例如 cp2102 模块）的方式使雷达连接到系统主板。

• 第二步，设置雷达在系统中挂载的串口设备-x 权限（以 /dev/ttyUSB0 为例）

  • 实际使用时，根据雷达在系统中的实际挂载情况来设置，可以使用 ls -l /dev 命令查看。

  cd ~/ldlidar_ros2_ws
  
  sudo chmod 777 /dev/ttyUSB0

• 第三步，修改 launch/目录下雷达产品型号对应的 lanuch 文件中的 port_name 值，以 ld06.launch.py 和 /dev/ttyUSB0 为例，如下所示。

#!/usr/bin/env python3
from launch import LaunchDescription
from launch_ros.actions import Node

'''
Parameter Description:
---
- Set laser scan directon:
  1. Set counterclockwise, example: {'laser_scan_dir': True}
  2. Set clockwise,        example: {'laser_scan_dir': False}
- Angle crop setting, Mask data within the set angle range:
  1. Enable angle crop fuction:
    1.1. enable angle crop,  example: {'enable_angle_crop_func': True}
    1.2. disable angle crop, example: {'enable_angle_crop_func': False}
  2. Angle cropping interval setting:
  - The distance and intensity data within the set angle range will be set to 0.
  - angle >= 'angle_crop_min' and angle <= 'angle_crop_max' which is [angle_crop_min, angle_crop_max], unit is degress.
    example:
      {'angle_crop_min': 135.0}
      {'angle_crop_max': 225.0}
      which is [135.0, 225.0], angle unit is degress.
'''

def generate_launch_description():
  # LDROBOT LiDAR publisher node
  ldlidar_node = Node(
      package='ldlidar_stl_ros2',
      executable='ldlidar_stl_ros2_node',
      name='LD06',
      output='screen',
      parameters=[
        {'product_name': 'LDLiDAR_LD06'},
        {'topic_name': 'scan'},
        {'frame_id': 'base_laser'},
        {'port_name': '/dev/ttyUSB0'},
        {'port_baudrate': 230400},
        {'laser_scan_dir': True},
        {'enable_angle_crop_func': False},
        {'angle_crop_min': 135.0},
        {'angle_crop_max': 225.0}
      ]
  )

  # base_link to base_laser tf node
  base_link_to_laser_tf_node = Node(
    package='tf2_ros',
    executable='static_transform_publisher',
    name='base_link_to_base_laser_ld06',
    arguments=['0','0','0.18','0','0','0','base_link','base_laser']
  )

  # Define LaunchDescription variable
  ld = LaunchDescription()

  ld.add_action(ldlidar_node)
  ld.add_action(base_link_to_laser_tf_node)

  return ld

3. 编译方法

使用 colcon 编译。

cd ~/ldlidar_ros2_ws

colcon build

4. 运行方法

4.1. 设置功能包环境变量

• 编译完成后需要将编译生成的相关文件加入环境变量，便于 ROS 环境可以识别，执行命令如下所示，该命令是临时给终端加入环境变量，意味着您如果重新打开新的终端，也需要重新执行如下命令。（建议打开一个新的终端，通常来说编译和运行需要在不同的终端窗口执行，否则可能会有问题）

  cd ~/ldlidar_ros2_ws
  
  source install/setup.bash

• 为了重新打开终端后，永久不用执行上述添加环境变量的命令，可以进行如下操作。

  echo source ~/ldlidar_ros2_ws/install/setup.bash >> ~/.bashrc
  
  source ~/.bashrc

4.2. 启动激光雷达节点

• 产品型号为 LDROBOT LiDAR LD19

  • 启动 ld19 lidar node（如果没有连接显示器，到这一步就已经完成启动雷达节点和发布话题了）:

    ros2 launch ldlidar_stl_ros2 ld19.launch.py

  • 启动 ld19 lidar node 并显示激光数据在 Rviz2 上（如果有连接显示器，可以通过这个方法再 rviz2 中显示扫描结果）:

    ros2 launch ldlidar_stl_ros2 viewer_ld19.launch.py

5. 测试

代码支持 ubuntu20.04 ROS2 foxy 版本及以上测试，使用 rviz2 可视化。

• 新打开一个终端 (Ctrl + Alt + T), 运行命令： rviz2，并通过 Rviz2 工具打开 readme 文件所在目录的 rviz2 文件夹下面的 ldlidar.rviz 文件

  rviz2