English • Русский

🤖 Loki Robot Assistant

Автономный домашний робот-ассистент на базе MakersPet Loki 200mm ESP32 + microROS · Raspberry Pi 4 · ROS2 Iron · Cartographer SLAM · Nav2

---

О проекте

Loki Robot Assistant — автономный мобильный робот на базе платформы MakersPet Loki 200mm. Двухколёсный дифференциальный привод с кастером, 360° LiDAR-сканирование, полный стек ROS2 Iron.

• ESP32 управляет моторами, датчиками и LiDAR — через microROS передаёт данные по UDP
• Raspberry Pi 4 запускает ROS2 Iron: Cartographer SLAM, навигация Nav2, автономное исследование
• Полностью 3D-печатаемый корпус, открытое железо и ПО

---

Фотографии

MakersPet Loki 200mm — базовая платформа

Вид сверху	Архитектура системы

---

Видео и демо

Сборка платформы	Настройка ПО	Первый запуск	ESP32 LiDAR

---

Аппаратное обеспечение

Компонент	Кол-во	Цена	Ссылка
Raspberry Pi 4 (4GB)	1	$55	raspberrypi.com
ESP32 DevKit v1	1	$4.50	AliExpress
MakersPet Loki 200mm frame	1	$45	makerspet.com
JGA25-370 DC gear motor 12V, 40:1	2	$7 × 2	AliExpress
Omni wheel 48mm	2	$3.50 × 2	AliExpress
Caster ball 15mm	1	$2	AliExpress
L298N motor driver	1	$2.50	AliExpress
YDLidar X4 (360°, 10м)	1	$55	Amazon
BNO055 IMU (9-DOF)	1	$3.50	AliExpress
INA219 current sensor	2	$1.20 × 2	AliExpress
LiPo 11.1V 3S 3000мАч	1	$18	Магазин RC
7" HDMI дисплей	1	$35	AliExpress
USB wide-angle камера	1	$12	AliExpress
Болты, провода, разъёмы	—	$8	Локально
Итого		~$264

LiDAR можно заменить на Xiaomi LDS02RR ($15 б/у с AliExpress) или RPLIDAR A1 ($99). Все модели поддерживаются библиотекой kaiaai/LDS без изменения кода.

Полный список с характеристиками: cad/bom.csv

---

Архитектура системы

Стек прошивки ESP32

firmware/
├── config.h                  # Пины ESP32 и константы платформы
├── platformio.ini            # micro_ros_kaia · kaiaai/LDS · PID_Timed · ESPAsyncWebServer
└── src/
    ├── main.ino              # Главный цикл: 50 Гц управление
    ├── motor_driver.*        # L298N PWM управление (coast / brake)
    ├── encoder.*             # Квадратурный энкодер (IRAM ISR)
    ├── odometry.*            # Дифференциальная одометрия (1920 тиков/об)
    ├── pid.*                 # ПИД с анти-насыщением интеграла
    ├── lidar_driver.*        # Обёртка kaiaai/LDS (YDLidar X4 / LDS02RR / RPLIDAR A1 …)
    ├── imu.*                 # BNO055 Adafruit — режим NDOF fusion
    ├── current_sensor.*      # INA219 — мониторинг тока моторов
    ├── safety.*              # E-stop / low-batt / overcurrent watchdog
    ├── battery_monitor.*     # LiPo 3S процент по ADC
    ├── wifi_config.h         # WiFi SSID/PASS + OTA пароль
    └── microros_bridge.*     # microROS: /odom · /scan · /imu/data ← /cmd_vel

Стек ROS2 (Raspberry Pi 4)

ros2/
├── CMakeLists.txt · package.xml
├── config/
│   ├── cartographer_lds_2d.lua   # Cartographer: min 0.15м, max 7м
│   ├── navigation.yaml            # Nav2 DWB + costmap 3×3м
│   ├── explore_lite.yaml          # Автономное исследование фронтиров
│   ├── ekf.yaml                   # EKF: odom + IMU → /odometry/filtered
│   └── telem.yaml                 # robot_state_publisher 30 Гц
├── launch/
│   ├── loki_bringup.launch.py    # microROS agent + Cartographer + Nav2
│   ├── slam.launch.py             # Только SLAM
│   └── explore.launch.py          # Только explore_lite
├── urdf/robot.urdf.xacro          # Kинематическая модель Loki 200mm
└── rviz/navigation.rviz           # Карта + скан + одометрия

---

Поддерживаемые LiDAR

Библиотека kaiaai/LDS поддерживает 20+ моделей без изменения кода ROS2:

Модель	Дальность	Цена	Рекомендация
YDLidar X4	10 м	~$60	✅ Рекомендован
RPLIDAR A1	12 м	~$99	Лучшее качество
Xiaomi LDS02RR	6 м	~$15 (б/у)	Самый дешёвый
Neato XV11	6 м	~$20 (б/у)
YDLidar X3	8 м	~$40	Бюджет
LDROBOT LD14P	8 м	~$40

Полная таблица совместимости: docs/lidar_compatibility.md

---

Навигационный автомат

---

Быстрый старт

1. Прошивка ESP32

# Заполнить firmware/src/wifi_config.h (SSID, пароль, IP агента)
bash scripts/flash_esp32.sh          # автодетект порта
# или: bash scripts/flash_esp32.sh /dev/ttyUSB0

2. Настройка Raspberry Pi 4

# Автоматическая установка ROS2 Iron + micro_ros_agent + systemd
bash scripts/setup_rpi.sh
sudo reboot

3. Запуск

# Полный стек: Cartographer SLAM + Nav2 + microROS agent
ros2 launch loki_robot loki_bringup.launch.py

# Автономное исследование помещения
ros2 launch loki_robot explore.launch.py

# Сохранить карту
python3 host/map_saver.py

# Веб-телеметрия
python3 host/web_monitor.py  # → http://robot-ip:5000

---

Документация

Начало работы

Документ	Описание
docs/faq.md	Частые вопросы (железо, прошивка, ROS2, печать)
docs/troubleshooting.md	Решение проблем ESP32, RPi, питания, механики
docs/assembly.md	Сборка с параметрами 3D-печати
docs/wiring.md	Полная схема подключения
docs/calibration.md	Калибровка энкодеров, IMU, PID

Программное обеспечение

Документ	Описание
docs/ros2_setup.md	Установка ROS2 Iron на RPi 4
docs/ros2_architecture.md	Топология нод, топики, TF-дерево
docs/roadmap.md	Роадмап v1.0–v2.0 + известные ограничения

Железо и CAD

Документ	Описание
docs/hardware/ydlidar_x4.md	Характеристики YDLidar X4
docs/hardware/motors_and_wheels.md	Моторы JGA25-370, колёса, L298N
docs/hardware/sensors.md	BNO055, INA219, аккумулятор LiPo 3S
docs/hardware/raspberry_pi.md	Настройка RPi 4 + systemd автозапуск
docs/lidar_compatibility.md	Таблица 20+ совместимых LiDAR
docs/stl_files.md	Список STL с настройками печати
cad/Loki_v1.step	STEP-файл полной сборки (33 МБ)
cad/bom.csv	Полный BOM с ценами
cad/SOURCES.md	CAD-источники, STL-ссылки

Скрипты

Скрипт	Описание
scripts/setup_rpi.sh	Автоустановка ROS2 Iron + micro_ros_agent на RPi
scripts/flash_esp32.sh	Прошивка ESP32 одной командой

---

Ссылки и источники

• MakersPet Loki 200mm — платформа, STL, схемы
• MakersPet 3D Models — STL для всех вариантов
• kaiaai/LDS — Arduino LiDAR библиотека (20+ моделей)
• micro-ROS Arduino — microROS для ESP32
• Cartographer ROS — SLAM документация
• Nav2 — навигационный стек ROS2
• Awesome 2D LiDARs — каталог всех 2D LiDAR
• MakersPet PCB — KiCad схемы и PCB
• Braccio MoveIt — Braccio рука (будущее расширение)