TurtleBot4 開箱介紹

TurtleBot 是擁有開源資源的小型、低成本、ROS 專用的機器人套件,方便用於學術教育、研發、創客。其主要目標,就是提供一個通用的 ROS 基礎平台,給初入門的機器人愛好者或開發者,讓他們直接使用 TurtleBot 自帶的開源軟硬體,專注於開發應用,避免了設計草圖、採購、加工、設計電路、編寫驅動程式、組裝等一系列工作。借助 TurtleBot,可以省掉很多前期準備工作,可有更多的時間,更快速開發出所需的功能。

TurtleBot 可以說是 ROS 中常見的機器人平台之一,隨著 ROS 不斷的更新,每個版本的 ROS 測試都常以 TurtleBot 為主,包括 ROS2 也是有在 TurtleBot 上進行了大量測試。

所以 TurtleBot 也是充滿了許多在 ROS 上的支持者,可以在 ROS 社群中獲得大量關於 TurtleBot 的相關資源,很多功能包都能直接套用到 TurtleBot 上,絕對是使用 ROS 開發的重要資源。

turtlebot

一些 TurtleBot 歷史 #

turtlebot

TurtleBot1

TurtleBot 第一代發布在2010 年,TurtleBot1 由 iRobot Create 底座、3,000mAh 電池組、具陀螺儀的 TurtleBot 電源板、微軟 Kinect 感測器、雙核處理器的華碩 1215N 筆電,以及將所有配件連接的硬體安裝套件組成。第一個 TurtleBot 由 Melonee Wise 和 Tully Foote 於 2010 年 11 月在 Willow Garage 創建。

TurtleBot2

TurtleBot2 包括一個 Yujin Kobuki 底座、一個 2,200mAh 電池組、一個 Kinect 感測器、一台雙核處理器的華碩 1215N 筆電、快速充電器、充電底座,和一個將所有配件連接在一起的硬體安裝套件。TurtleBot2 於 2012 年 10 月發布。

TurtleBot3

robotis logo

TurtleBot3 於 2017 年 5 月由 ROBOTIS 和 OSRF(開源機器人基金會)發布,具有模組化、小巧、及可客製化的優點。TurtleBot3 由 ROBOTIS 公司生產,採智科技是台灣唯一代理商。它由可自定義形狀的模組化平板組成。剛推出時,有二款:小型可攜帶的 Burger 漢堡款,和一般大小的 Waffle 鬆餅款,之後因 Intel RealSense 相機的停產,改款為 Waffle Pi 鬆餅 Pi 款。

TurtleBot3 機構由組裝平板組合而成,有兩個 Dynamixel 智能馬達,1,800mAh 電池組,360 度光達,OpenCR 開源控制板,SBC(單板電腦:Raspberry Pi 樹莓派),相機(Waffle Pi 的 Raspberry Pi 相機)和硬體安裝套件。

TurtleBot4 #

turtlebot4 clearpath

Turtlebot4 由加拿大 Clearpath Robotics 生產,在 OSRF(開源機器人基金會)下運營,作為官方 ROS 2.0 開發平台。與 Turtlebot2 一樣,該機器人同樣基於 iRobot 的底盤,即所謂的 Create 3 平台。

與其前身一樣,新的 TurtleBot4 提供了廣泛的軟體基礎,可以快速輕鬆地進入 ROS,尤其是 ROS 2.0 框架。TurtleBot4 於 2022 年 5 月發布推出,採智科技是台灣唯一代理 – Standard 標準版跟 Lite 輕量版,本文分享開箱及配件功能說明。

ROS2 特色:

  • 群機通訊
  • 提升實時性
  • DDS分散式架構通訊
turtlebot4 ros

TurtleBot4 特色 #

tb4-std-1 TB4 Standard 標準版 tb4-lite-1 TB4 Lite 輕量版
一款基於 ROS2 的移動機器人 一款基於 ROS2 的移動機器人
使用 iRobot Create® 3 作為基礎平台 使用 iRobot Create® 3 作為基礎平台
可在 OAK-D-Pro 相機上運行 AI 模型 可在 OAK-D-Lite 相機上運行 AI 模型
RPLidar A1 360°光達 RPLidar A1 360°光達
內置樹莓派 4B(4GB) 內置樹莓派 4B(4GB)
可對周圍環境進行建圖並完成自主導航 可對周圍環境進行建圖並完成自主導航
防墜落感測器 防墜落感測器
碰撞偵測 碰撞偵測
充電基座 充電基座
提供使用者介面(UI) OLED 板 不含
遙控手把 不含

TB4 硬體規格比較 #

tb4-std-1 TB4 Standard 標準版 tb4-lite-1 TB4 Lite 輕量版
外部尺寸(Lx Wx H) 342 x 339 x 351 mm 外部尺寸(Lx Wx H) 342 x 339 x 192 mm
重量 3.9 kg 重量 3.3 kg
底座平台- iRobot® Create® 3 底座平台- iRobot® Create® 3
輪直徑 72 mm 輪直徑 72 mm
離地間隙 4.5 mm 離地間隙 4.5 mm
SBC 單板電腦- 樹莓派 Raspberry Pi 4B (4GB) SBC 單板電腦- 樹莓派 Raspberry Pi 4B (4GB)
最大速度 0.31 m/s (安全模式),0.46 m/s (非安全模式) 最大速度 0.31 m/s (安全模式),0.46 m/s (非安全模式)
最大轉速 1.90 rad/s 最大轉速 1.90 rad/s
最大負載 9 kg 最大負載 9 kg
工作時間 2.5 – 4.0 hrs (取決於負載) 工作時間 2.5 – 4.0 hrs (取決於負載)
充電時間 2.5 hrs 充電時間 2.5 hrs
藍芽遙控器 不含遙控器
2D 光達- 型號 RPLIDAR-A1 2D 光達- 型號 RPLIDAR-A1
相機- 型號 OAK-D-PRO 相機- 型號 OAK-D-Lite
用戶電源-
VBAT @ 300mA,
12V @300 mA,
5V @500mA,
3.3V @ 250mA
用戶電源-
VBAT @ 1.9A (14.4V nominal),
通過 Raspberry Pi GPIO 提供低電流 5V 和 3.3V
USB ports-
USB 2.0 (Type A) x2,
USB 3.0 (Type A) x1,
USB 3.0 (Type C) x4
USB ports -
USB 2.0 (Type A) x2,
USB 3.0 (Type A) x2
可程式 LEDs-
Create® 3 Lightring,
User LED x2
可程式 LEDs-
Create® 3 Lightring
狀態 LEDs-
Power LED,
Motors LED,
WiFi LED,
Comms LED,
Battery LED
按鈕及開關-
Create® 3 User buttons x2,
Create® 3 Power Button x1,
User Buttons x4
按鈕及開關-
Create® 3 User buttons x2,
Create® 3 Power Button x1
電池- 26Wh 可充電鋰電池 (14.4V nominal) 電池- 26Wh 可充電鋰電池 (14.4V nominal)
充電底座- 用於自動對接充電 充電底座- 用於自動對接充電
軟體- Ubuntu 20.04, ROS 2 軟體- Ubuntu 20.04, ROS 2
備註- 規格如有變動,以原廠規格為主 備註- 規格如有變動,以原廠規格為主

RPLidar A1M8 光達 #

RPLidar A1M8 是一款 360 度雷射測距掃描器,射程為 12 米。它用於生成機器人周圍環境的 2 維掃描。TurtleBot4 Standard 和 TurtleBot4 Lite 都使用此感測器。

  • 360° 全向掃描
  • 5.5 – 10Hz 自我調整掃描頻率
  • 採樣頻率:4,000 – 8,000Hz
  • 距離範圍:0.15 – 12m
  • 光磁融合技術,延長使用壽命
turtlebot4 lidar

Luxonis OAK 相機 #

turtlebot4 camera
OAK-D-Pro

OAK-D-Pro 提供與 OAK-D-Lite 相同的所有功能,但使用更高解析度的 OV9282 立體感測器,並增加了紅外雷射點陣投影儀和紅外照明 LED。這使得相機能夠創建更高品質的深度圖像,並在低光照環境中表現得更好。

turtlebot4 camera
OAK-D-Lite

Luxonis 的 OAK-D-Lite 相機使用 4K IMX214 顏色感測器以及一對 OV7251 立體感測器來生成高品質的彩色和深度影像。板載 Myriad X VPU 使相機能夠運行電腦視覺應用程式、目標跟蹤和運行 AI 模型。

oak-d-pro-2 OAK-D-Pro 相機規格 pak-d-lite OAK-D-Lite 相機規格
項目 彩色相機 立體像對 項目 彩色相機 立體像對
感測器 IMX378 OV9282 感測器 IMX214 OV7251
DFOV / HFOV / VFOV 81° / 69° / 55° 81° / 72° / 49° DFOV / HFOV / VFOV 81° / 69° / 54° 86° / 73° / 58°
解析度 12MP
(4032x3040)
1MP
(1280x800)
解析度 13MP
(4208x3120)
480P
(640x480)
焦距 自動對焦:8 cm - ∞ 定焦距 19.6 cm - ∞ 焦距 自動對焦:8 cm - ∞ 或
FF : 50 cm - ∞
定焦距 6.5 cm - ∞
最大顯示速度 60 fps 120 fps 最大顯示速度 60 fps 200 fps
F 值 2.0 2.2 F 值 2.2 ± 5% 2.2
鏡頭尺寸 1/2.3 inch 1/4 inch 鏡頭尺寸 1/3.1 inch 1/7.5 inch
有效焦距 3.37mm 1.3mm 有效焦距 3.37mm 1.3mm
失真 < 1% < 1.5% 失真 < 1% < 1.5%
紅外雷射點陣投影儀
紅外照明 LED

Luxonis OAK 相機應用 #

TurtleBot4 軟體支援 #