Просмотр кода страницы Симуляционные модели роботов для ROS (часть 1)

Программное моделирование в ROS может помочь вам узнать, как заставить роботов «думать». В конце концов, это большой скачок от создания роботов, ездящих по линии в сторону, к созданию автономных машин. Возможно, одной из самых больших проблем в создании полезных роботов является проблема создания программного обеспечения. С помощью ROS вы сможете разобраться в таких основных вопросах, как использование сенсоров для определения местоположения робота (очувствление), разработка стратегий для определения действий робота (планирование), и затем вычисление команд, необходимых для корректной работы робота (действие).

В этом уроке мы разработаем модель робота с нуля (ну...если сравнивать с уроками по уже готовым моделям Turtlebot'а). Есть несколько причин, почему вам следует пойти по этому пути.
# Вы будете моделировать своего собственного робота, редактируя модель URDF (так вы гарантированно не застрянете, как это может случиться при работе с Turtlebot'ом)
# Доступная разработка алгоритмов, которые можно подключать [http://gazebosim.org/tutorials/?tut=ros_control как к программным роботам (моделям), так и к реальным роботам] (чрезмерная отработка на оборудовании приводит к его износу)
# Воздействие на архитектуру робота в ROS (чтобы избежать повторения ошибок проектирования, о которых уже узнали другие)

== Обзор: Моделирование ==

'''Цель: '''Создание URDF модели в симуляторе Gazebo, доступном для ROS.

'''Ссылки: '''Есть несколько полезных руководств. У меня ни одно из них безупречно не работало. Возможно, они давно не обновлялись, хотя с другой стороны, возможно это я не правильно следовал  инструкциям:

* [http://gazebosim.org/tutorials/?tut=ros_urdf RRBot]
* [http://wiki.ros.org/urdf/Tutorials/Building%20a%20Visual%20Robot%20Model%20with%20URDF%20from%20Scratch R2D2]
* [https://www.generationrobots.com/blog/en/robotic-simulation-scenarios-with-gazebo-and-ros/ Differential Drive (URDF format)]
* [http://www.theconstructsim.com/how-to-build-a-differential-drive-simulation/ Differential Drive (SDF format)]

'''Результат: '''простая модель дифференциального привода, созданная с нуля, которая моделируется в Gazebo и визуализируется в rviz.

'''Код репозитория (хранилища): '''
 git clone -b base https://github.com/richardw05/mybot_ws.git

'''[https://www.youtube.com/watch?v=8ckSl4MbZLg Видео-мануал]'''

== Совместимость ==

Этот мануал конечно же со временем устареет, поэтому ниже приведены характеристики компьютера, на котором выполнялась работа:

''Программное обеспечение''
* '''ROS: '''Kinetic
* '''OS: '''Ubuntu 16.04
* '''OS: '''Gazebo 7.0.0
''Аппаратное обеспечение''
* '''RAM: '''8GB DDR4
* '''SSD: '''Samsung EVO
* '''CPU: '''Intel i5
* '''GPU: '''GTX 750ti

== Структура каталогов ==

Большинство учебных пособий сошлись на следующей структуре рабочей области:
*'''mybot_ws'''
**src
***'''mybot_control'''
****config
*****mybot_control.yaml
****launch
*****mybot_control.launch
****CMakeLists.txt
****package.xml
***'''mybot_description'''
****launch
*****mybot_rviz.launch
****urdf
*****macros.xacro
*****macros.xacro
*****mybot.gazebo
*****mybot.xacro
****CMakeLists.txt
****package.xml
***'''mybot_gazebo'''
****launch
*****mybot_world.launch
****worlds
*****mybot.world
****CMakeLists.txt
****package.xml

Краткое пояснение:
# '''mybot_description '''определяет всю структуру робота в виде звеньев и соединений (шарниров) и может запустить модель в rviz.
# '''mybot_gazebo '''запускает модель в среде Gazebo и содержит различные моделируемые "миры" (среды).
# '''mybot_control '''(не используется) позволяет контролировать соединения (шарниры) нашей модели, чтобы она могла перемещаться.

Чтобы создать базовый каркас структуры каталогов, мы начинаем с рабочего пространства ''{WORKSPACE} _ws'', где устанавливаем ''{WORKSPACE}''=mybot.

 cd ~
 mkdir mybot_ws
 cd mybot_ws
 catkin init
 mkdir src
 catkin build
 echo "source ~/mybot_ws/devel/setup.bash" >> ~/.bashrc # Adds workspace to search path

В папке src находятся три основных пакета: ''{MODEL} _control'', ''{MODEL} _description'', ''{MODEL} _gazebo''. Мы устанавливаем ''{MODEL}''=mybot. Создадим пакет: catkin_create_pkg ''{PKG_NAME}{PKG_DEPENDENCIES}''. В этом случае у нас нет ''{PKG_DEPENDENCIES}''="".

 cd ~/mybot_ws/src/
 catkin_create_pkg mybot_control
 catkin_create_pkg mybot_description
 catkin_create_pkg mybot_gazebo

== Создание модели робота (URDF) ==

В ~/mybot_ws/src/mybot_description/urdf есть четыре файла:

*mybot.xacro: основной файл, который загружает остальные три файла и содержит только такие элементы URDF, как соединения и ссылки
*mybot.gazebo: содержит специфичные для gazebo ярлыки, обернутые в gaz
*materials.xacro: сопоставляет строки с цветами
*macros.xacro: макросы для упрощения

== Запуск моделей ==

Загрузите симулятор Gazebo и rviz в отдельные терминалы
 roslaunch mybot_gazebo mybot_world.launch
 roslaunch mybot_description mybot_rviz.launch

Отправьте базовую команду контроллера и убедитесь, что робот двигается как в Gazebo, так и в rviz.

 rostopic pub /cmd_vel geometry_msgs/Twist "linear:
   x: 0.2
   y: 0.0
   z: 0.0
 angular:
   x: 0.0
   y: 0.0
   z: 0.1"

== Примечания ==
* Если плагин Gazebo не найден, установите контроллеры ros kinetic
 sudo apt-get install ros-kinetic-ros-control
 sudo apt-get install ros-kinetic-ros-controllers
 sudo apt-get install ros-kinetic-gazebo-msgs
 sudo apt-get install ros-kinetic-gazebo-ros
* Если робот не движется в rviz, проверьте дерево трансформации tf
    rosrun tf view_frames
    evince frames.pdf
* Если вы хотите запустить свой собственный контроллер в mybot_controller, ознакомьтесь с этим руководством