Trabalho 3 da unidade curricular de projecto de automação e robótica industrial (PARI) do curso de Engenharía Mecânica da Universidade de Aveiro
Certifique-se que ja tem o ROS instalado, pode consultar informação para o fazer aqui.
Depois de ter o ROS instalado pode fazer o download do repositório. Lá dentro encontrará três packages Ros. O Primeiro Package chama-se p_g5_description,o segundo p_g5_bringup e por último aparece o pari_fnr. Este último package apenas contém informação de um world que poderá ser utilizado no simulador Gazebo.
Após obter estes packages pode começar a criar o cenário para o seu robot. Abra um terminal e introduza:
roslaunch p_g5_bringup bringup_gazebo.launch
Este comando fará despoletar o simulador gazebo, já carregado com a casa do turtle bot ou outra, dependendo do world escolhido no package: p_g5_bringup, launch:bringup_gazebo.
Após se ter usado o simulador gazebo é possivel tambem usar o Rviz, software de vizualização 3d, que permitirá ver as imagens captadas pelo robot, laser scan captados pelo robot, tranformações captadas pelo robo, etc... basicamente pode fazer a amostragem dos dados. Para tal abrir o terminal e digitar:
roslaunch p_g5_bringup visualize.launch
Tendo agora todos os ambientes gráficos criados pode-se finalmente criar o nosso robot. Para isso no terminal introduzir:
roslaunch p_g5_bringup spawn.launch player_name:=[nome] player_color:=[cor] base_color:=[cor] scan_color:=[cor]
cor
- Black
- DarkGrey
- FlatBlack
- LightBlack
- Blue
- Green
- Grey
- Orange
- Brown
- Red
- White
A cor escolhida, para além de ter de estar na lista acima, também tem de ser uma cor existente no gazebo, exemplos.
No final deste comando, se tudo correr bem, deverá obter algo parecido ao da seguinte imagem.
Agora para comandar o robot podemos usar o controlador do ROS. Para tal podemos usar este comando no terminal:
roslaunch p_g5_bringup teleop.launch player_name:=[nome]
No entanto,se não for um fã de Counter Strike e tiver um comando USB à sua disposição, pode introduzir o seguinte comando ao invés do anterior:
rosrun teleop_twist_joy teleop_node /cmd_vel:=/<player_name>/differential_drive_controller/cmd_vel
Se utilizar esta segunda via, certifique-se que tem o joy instalado, através do seguinte comando:
sudo apt install ros-<ros-distro>joy
Pode se ainda optar por controlar o robot através do telemóvel, para isso e necessário instalar a aplicação ROS Control. Depois de instalada devesse adicionar um novo Robot na aplicação e atribuir um nome e substituir o localhost pelo IP do computador e assim temos a ligação estabelecida. Em seguida deve clicar em Show Advanced Options, e substituir o nome dos tópicos para os tópicos que queremos alterar os valores, neste caso para podemos controlar pelo joystick, colocamos o topic: /p_g5/differential_drive_controller/cmd_vel. Depois de configorar os topicos é so clicar no nomo Robot pode controlar com o joystick, com mostra a imaguem, que os topicos seram enviados
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Uma funcionalidade interessante do robot e bastante atual nos dias de hoje, é o gmapping. Este consegue recolher
os dados do lidar do robot e formar um mapa apartir desses resultados. Neste exemplo é mostrado o Gazebo e o Rviz,
no gazebo foram colocados alguns obstaculos para o robot, que como podemos ver, foram bem captados e mostrados
no Rviz.
Através do gazebo podemos ter os valores e possível sabemos para cada robô qual a sua posposição através de (mensagens /gazebo/model_states) e transformá-la em mensagens tf de ROS e assim saber a posição de todos os robôs que se encontra no mundo gazebo. Na figura a seguir podemos ver que o topico wold e enviada para todos os robôs que estão no Gazibo.
Após se lançar o mundo gazebo e se ter feito o spawn do robot como explicado anteriormente, basta usar este comando no terminal:
rosrun p_g5_core player.py
Verá que o robot começa a andar numa trajetória circular.
Através do driver_goal.py e possível comandar os robô através da posição das "setas", dando assim objetivos as robô para ele seguir, isto usando as goal do presentes no rviz.
podemos ver na seguinte imagem o exemplo descrito anteriormente:
Para ser possível realizar esta operação, insira na linha de comandos depois de inicializar o Gazibo, Rviz e o Spawn do robô, o seguinte:
rosrun p_g5_core driver_goal.py
Através do game_bringup é possível fazer o spawn de vários robôs e colocá-lo em equipas conforme o seu nome através dos parâmetros predefinidos no ficheiro game.yaml, que podem em ser alterados consoante o pretendido.
Também é possível fazer a reparametrizar dos robôs, podendo alterar a sua cor, o seu nome e a sua posição.
Para executar basta usar este comando no terminal:
roslaunch p_g5_bringup game_bringup.launch
De modo que os robôs possam se mexer de forma autónoma, é implementado um ‘driver’ capaz de aceder as câmaras do robô e processar as imagens obtidas de forma a atacar outros robôs ou a desviar se dos caçadores, dependendo da cor de cada equipa. Para evitar que o robô colida contra as paredes foi também implementado um modo capaz de adquirir dados do lidar 360.º, sabendo assim a posição a outros robôs e a paredes, podendo assim se desviar dos mesmo. Foram criados 3 ‘drives’ diferentes desenvolvidos por cada um de nós de modo reagirem de maneira diferente, tendo reações mais defensivas ou mais atacantes, conforme o programador o decidiu. Para correr este ‘driver’ escolha o que pretender e associa a um robô através de:
rosrun p_g5_core driveView.py __name:=[name_robo]
rosrun p_g5_core Drivertrsr.py __name:=[name_robo]
rosrun p_g5_core driver_camera_lidar.py __name:=[name_robo]
ex do resutado camara:
Nesta secção foi introduzido um sensor de contacto, que monitoriza os contactos que acontessem com o robo. Os resultados deste sensor podem ser escutados com o comando:
rostopic echo /<nome_do_robo>/contact
Apos executar este comando seremos presentiados com coisas deste genero:
header:
seq: 3553
stamp:
secs: 172
nsecs: 93000000
frame_id: "p_g5/Orange/world"
states:
-
info: "Debug: i:(0/1) my geom:mike::base_footprint::base_footprint_fixed_joint_lump__camera_link_collision_1\
\ other geom:p_g5::base_footprint::base_footprint_fixed_joint_lump__base_link_collision\
\ time:172.092000000\n"
collision1_name: "mike::base_footprint::base_footprint_fixed_joint_lump__camera_link_collision_1"
collision2_name: "p_g5::base_footprint::base_footprint_fixed_joint_lump__base_link_collision"
wrenches:
-
force:
x: -0.346768995712
y: -0.177576272177
z: -0.123900535708
torque:
x: 0.0131974778954
y: -0.0180573332274
z: -0.0110566288347
total_wrench:
force:
x: -0.346768995712
y: -0.177576272177
z: -0.123900535708
torque:
x: 0.0131974778954
y: -0.0180573332274
z: -0.0110566288347
contact_positions:
-
x: -0.288034550622
y: -1.53446238264
z: 0.102770491624
contact_normals:
-
x: 0.995204062615
y: 0.0977690036159
z: 0.00317737115311
depths: [1.1095616439222431e-07]
Neste exemplo em específico podemos verificar a colisão entre o robot p_g5 e o robot mike
No fim de todos estes blocos conseguimos ainda implementar um arbito e criar um jogo com 3 equipas e 3 robos.
Como culminar deste projeto temos um jogo onde os diferentes robô competem entre si, com os diferentes ‘drivers’ desenvolvidos, usando o arbitro oficial desenvolvido pelo professor, numa arena. Para isto basta correr:
roslaunch p_g5_bringup bringup_gazebo.launch
Depois para posicionar e atribuir os robôs as diferentes equipas
roslaunch p_g5_bringup game_bringup.launch
Por fim de modo a implementar de modo automático os diferentes driver :
roslaunch p_g5_bringup final_game.launch
exemplo do resultado final:
