前言

本篇文章將會展示如何使用FRC roboRIO控制器連接到ROS2機器人作業系統，並利用NVIDIA Jetson Orin Nano作為計算平台，提供影像物件辨識、AprilTag偵測等功能。

FRC roboRIO控制器是FIRST Robotics Competition機器人競賽指定使用的核心控制器，具有多樣的輸入輸出接口，可以同時控制多組馬達與驅動器。

ROS2機器人作業系統則是目前最先進的機器人軟體框架，提供模組化及可擴展的設計，適合各式機器人應用。

NVIDIA Jetson Orin Nano是NVIDIA最新的嵌入式AI運算平台，具有高效能與低功耗的特性，並且可以運用GPU加速AI推論，適用於先進的機器人應用。

結合以上三者，可以讓FRC競賽機器人與Jetson Orin上運行的ROS2應用結合，運用來自ROS2套件的多種資訊，更好地應對競賽中的各種項目。

文章中使用的軟硬體

• NVIDIA Jetson Orin Nano 8GB -Link

• Jetpack 6.0GA
• L4T 36.3.0
• Ubuntu 22.04 LTS
• Isaac ROS 3.1

• StereoLabs ZED 2i -Link

• ZED SDK 4.2

• Logitech C270-Link-Link
• roboRIO 控制器
• OM5P-AC 路由器

roboRIO控制器連接ROS2

在使用roboRIO控制器連接ROS2時，需要讓做為執行平台的Jetson Orin Nano處於同一網路環境內，可以用乙太網路線將其接入機器人上的無線路由器或是網路交換機。

在Jetson Orin Nano上需要執行我們開發的ROS2橋接套件，並指定需要的資訊名稱，橋接程式在開啟時會偵測訊息類別，自動切換處理方式，將ROS2訊息資料透過NetworkTables，傳輸到roboRIO控制器上使用。

除了將資料傳往roboRIO控制器，也能透過roboRIO控制器傳輸資料到Jetson Orin Nano，轉換為ROS2訊息並發布。

另外還能將影像串流到roboRIO控制器上，透過Driver Station即時預覽攝影機畫面。

ROS2應用

透過NVIDIA Jetson Orin Nano，能夠執行許多強大的ROS2套件，並在roboRIO上以JSON或其他自訂格式利用運算完成的資訊。目前支援使用的攝影機有StereoLabs的ZED 2i深度攝影機與Logitech的C270網路攝影機。

AprilTag偵測 (isaac_ros_apriltag)

網址：https://nvidia-isaac-ros.github.io/repositories_and_packages/isaac_ros_apriltag/index.html

偵測並生成AprilTag與相機的相對座標，可以用於機器人在場地上的定位。

物件偵測 (isaac_ros_yolov8)

網址：https://nvidia-isaac-ros.github.io/repositories_and_packages/isaac_ros_object_detection/index.html

使用YOLOv8深度學習模型，偵測畫面中物體位置，能夠同時偵測多個物體，可用於目標識別與追蹤。也能夠自行訓練模型，針對特定的物體進行辨識。

光達里程計 (rf2o_laser_odometry)

網址：https://github.com/MAPIRlab/rf2o_laser_odometry

使用光學雷達計算移動資訊，提供機器人的里程計資訊，可以用來修正機器人位移時的誤差。

同時定位與繪製地圖 (cartographer_ros)

網址：https://github.com/ros2/cartographer_ros

使用光學雷達進行同時定位與地圖繪製(SLAM)，可以讓機器人在場地上定位當前位置。

除了上述的ROS2功能套件，使用者也能透過新增與修改橋接程式，支援更多不同的套件，或是將資訊格式修改為適合的形式，讓使用更加得心應手。如果想要了解更多關於該專案的資訊，歡迎與我們聯絡。

特別感謝

感謝在開發過程中為我們提供協助的各方，不論是給予各種參考資訊與改進意見，又或是出借硬體設備進行測試，都對我們幫助良多，在此特別感謝：

• 天主教新北市私立崇光高級中學Team 8806 – Our Lady of Providence Dream League
• 洪子銘老師

• 新北市立安康高級中學Team 7632 – An Kang Robotics Make
• 蘇鼎欽老師

• 新北市立板橋高級中學Team 7709 – Formosa Pangolin
• 鄭琮翰、張博軒、陳立勛、賴睿杰

〈NVIDIA Jetson Orin實戰應用！ FIRST Robotics Competition (FRC)比賽機器人如何透過 ROS2 精準控制與定位〉這篇文章最早發佈於《CAVEDU教育團隊技術部落格》。