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5.4.5 小车手势控制

功能介绍​

小车手势控制App功能为通过手势控制机器人小车运动，包括左右旋转和前后平移运动。App由MIPI图像采集、人体检测和跟踪、人手关键点检测、手势识别、手势控制策略、图像编解码、Web展示端组成，流程如下图：

支持的控制手势，对应的手势功能定义和手势动作举例如下：

控制手势手势功能手势动作举例
666手势/Awesome前进image-awesome
yeah/Victory后退image-victory
大拇指向右/ThumbRight右转image-thumbright
大拇指向左/ThumbLeft左转image-thumbleft

App以PC端Gazebo仿真环境下的虚拟小车举例，发布的控制指令也可以直接用于控制实物小车。

代码仓库： (https://github.com/D-Robotics/gesture_control)

支持平台​

平台运行方式示例功能
RDK X3, RDK X3 ModuleUbuntu 20.04 (Foxy), Ubuntu 22.04 (Humble)启动MIPI/USB摄像头获取图像，并进行手势识别以及手势控制，最后通过Gazebo展示控制效果
RDK X5Ubuntu 22.04 (Humble)启动MIPI/USB摄像头获取图像，并进行手势识别以及手势控制，最后通过Gazebo展示控制效果
RDK UltraUbuntu 20.04 (Foxy)启动MIPI/USB摄像头获取图像，并进行手势识别以及手势控制，最后通过Gazebo展示控制效果

准备工作​

RDK平台​

  1. RDK已烧录好Ubuntu 20.04/Ubuntu 22.04系统镜像。

  2. RDK已成功安装TogetheROS.Bot。

  3. RDK已安装MIPI或者USB摄像头。

  4. 和RDK在同一网段（有线或者连接同一无线网，IP地址前三段需保持一致）的PC，PC端需要安装的环境包括：

  • Ubuntu 20.04系统和ROS2 Foxy桌面版
  • Gazebo和Turtlebot3相关的功能包，安装方法：
sudo apt-get install ros-foxy-gazebo-*
sudo apt install ros-foxy-turtlebot3
sudo apt install ros-foxy-turtlebot3-simulations

使用介绍​

RDK平台​

运行小车手势控制App后，通过“666手势/Awesome”手势控制小车前进，“yeah/Victory”手势控制小车后退，“大拇指向右/ThumbRight”手势控制小车右转，“大拇指向左/ThumbLeft”手势控制小车左转。其中左转/右转分别是向人的左/右方向（大拇指的指向）转动。

App启动后可以在PC端浏览器上渲染显示sensor发布的图片和对应的算法结果（浏览器输入 http://IP:8000，IP为RDK的IP地址）。

PC端启动仿真环境：

source /opt/ros/foxy/setup.bash
export TURTLEBOT3_MODEL=burger
ros2 launch turtlebot3_gazebo empty_world.launch.py

启动成功后，仿真环境中小车效果如下：

使用mipi摄像头发布图片

# 配置tros.b环境
source /opt/tros/setup.bash

# 从tros.b的安装路径中拷贝出运行示例需要的配置文件。
cp -r /opt/tros/${TROS_DISTRO}/lib/mono2d_body_detection/config/ .
cp -r /opt/tros/${TROS_DISTRO}/lib/hand_lmk_detection/config/ .
cp -r /opt/tros/${TROS_DISTRO}/lib/hand_gesture_detection/config/ .

# 配置MIPI摄像头
export CAM_TYPE=mipi

# 启动launch文件
ros2 launch gesture_control gesture_control.launch.py

使用USB摄像头发布图片

# 配置tros.b环境
source /opt/tros/setup.bash

# 从tros.b的安装路径中拷贝出运行示例需要的配置文件。
cp -r /opt/tros/${TROS_DISTRO}/lib/mono2d_body_detection/config/ .
cp -r /opt/tros/${TROS_DISTRO}/lib/hand_lmk_detection/config/ .
cp -r /opt/tros/${TROS_DISTRO}/lib/hand_gesture_detection/config/ .

# 配置USB摄像头
export CAM_TYPE=usb

# 启动launch文件
ros2 launch gesture_control gesture_control.launch.py

结果分析​

在RDK运行终端输出如下信息：

[gesture_control-7] [WARN] [1652965757.159500951] [GestureControlEngine]: frame_ts_ms: 3698315358, track_id: 2, tracking_sta: 1, gesture: 14
[gesture_control-7] [WARN] [1652965757.159660358] [GestureControlEngine]: do move, direction: 0, step: 0.500000
[gesture_control-7] [WARN] [1652965757.211420964] [GestureControlEngine]: frame_ts_ms: 3698315425, track_id: 2, tracking_sta: 1, gesture: 14
[gesture_control-7] [WARN] [1652965757.211624899] [GestureControlEngine]: do move, direction: 0, step: 0.500000
[gesture_control-7] [WARN] [1652965757.232051230] [GestureControlEngine]: frame_ts_ms: 3698315457, track_id: 2, tracking_sta: 1, gesture: 14
[gesture_control-7] [WARN] [1652965757.232207513] [GestureControlEngine]: do move, direction: 0, step: 0.500000

以上log截取了一段通过手势控制小车运动的处理结果。其中tracking_sta值为1，表示处于手势控制状态，tracking_sta值为0表示识别到手势。

从时间戳frame_ts_ms: 3698315358开始通过666手势（gesture: 14）控制小车以0.5m/s的速度前进运动（do move, direction: 0, step: 0.500000）。

PC端在终端使用ros2 topic list命令可以查询到RDK的topic信息：

$ ros2 topic list
/camera_info
/cmd_vel
/hbmem_img04054242060426080500012020112713
/hobot_hand_gesture_detection
/hobot_hand_lmk_detection
/hobot_mono2d_body_detection
/image
/parameter_events
/rosout

其中/image是RDK发布的从MIPI sensor采集图像后经过JPEG格式编码的图片，/hobot_hand_gesture_detection是RDK发布的包含手势识别信息的算法msg，/cmd_vel是RDK发布的运动控制指令。

PC端在终端使用ros2 topic echo /cmd_vel命令可以查看到RDK发布的运动控制指令：

linear:
  x: -0.5
  y: 0.0
  z: 0.0
angular:
  x: 0.0
  y: 0.0
  z: 0.0
---
linear:
  x: 0.0
  y: 0.0
  z: 0.0
angular:
  x: 0.0
  y: 0.0
  z: -0.5
---

PC端仿真环境中小车按照手势动作运动，仿真小车运动效果如下：