Управление реальным роботом без обратной связи в ROS (часть 4)

В том уроке мы сделаем первые шаги в запуске ROS на реальном роботе. Мы преобразуем команды линейной и угловой целевых скоростей робота в команды, подаваемые на двигатели, которые будут вращать левое и правое колеса нашего робота с дифференциальным приводом. Мы используем разомкнутую систему управления (без обратной связи), которая не использует данные с датчиков (например, энкодеров) в качестве обратной связи.

Обзор: разомкнутая система управления роботом

Цели: 1. Организация управления роботом без обратной связи через WiFi с помощью команд скорости

2. Обучение управлению без обратной связи роботом с дифференциальным приводом, с использованием интерфейса передачи сообщений ROS через WiFi, и управление двигателями реального робота

Обзор: У нас есть две машины: хост-машина с Ubuntu и робот, управляемый через Raspberry Pi. Устройства обмениваются сообщениями ROS, объединяя их в сеть для совместного использования одного и того же мастера ROS. Узлы ROS для Raspberry Pi управляют двигателями (влево + вправо) и публикуют показания энкодеров робота. Ноды ROS на хост-машине вычисляют целевые значения скорости для двигателей, а также обновляют одометрию робота.

План:

1. Установить ПО на Raspberry Pi, которая на роботе
2. Настроить сеть между хост-машиной и Raspberry Pi
3. Создать ноды ROS для отправки команд на моторы робота
4. Проверить, что робот корректно отрабатывает команды управления

Код репозитория (хранилища):

git clone -b openloop https://github.com/richardw05/gopigo_ws.git

Видео-мануал

Совместимость:

Программное обеспечение

• ROS: Kinetic
• OS: Ubuntu 16.04

Аппаратное обеспечение

• Робот с дифференциальным приводом: GoPiGo
• USB-адаптер WiFi: Raspberry Pi USB WiFi Dongle

На других роботах с дифференциальным приводом будут это тоже будет работать, но может потребоваться изменение кода для управления двигателями.

Если вы заказываете новый USB-адаптер WiFi, рассмотрите устройство WiFi, поддерживающее стандарт 802.11 AC, если в будущем вы собираетесь передавать данные с камеры.

0. (GoPiGo) Установка ПО

Raspberry Pi робота будет взаимодействовать с платой GoPiGo, которая контролирует и связывается с различными периферийными устройствами (такими как двигатели, инфракрасные датчики и т.д.). Мы установим ROS и библиотеку GoPiGo на Raspberry Pi.

А. Установите ROS на Raspberry Pi. На Raspberry Pi предусмотрена специальная процедура установки ROS. Следуйте инструкциям отсюда: wiki.ros.org/ROSberryPi/Installing ROS Kinetic on the Raspberry Pi

Б. Установите GoPiGo на Raspberry Pi. Инструкции по установке библиотеки GoPiGo можно найти здесь: http://www.dexterindustries.com/GoPiGo/programming/python-programming-for-the-raspberry-pi-gopigo/installing-gopigo-python-library

1. (Опционально) Работа по сети с ROS через WiFi

Сеть WiFi позволит хост-машине и роботу общаться через сообщения ROS. Сначала мы настроим сеть WiFi, а затем настроим сеть ROS.

А. Настройка сети WiFi

Если у вас уже есть SSH между компьютерами, вы можете пропустить этот шаг. Но убедитесь, что оба устройства подключены к одной подсети (или просто подключены к одному и тому же маршрутизатору). Мы хотим организовать SSH от хост-машины к Raspberry Pi.

Если вы не знаете IP-адрес устройства, используйте nmap для поиска устройств в подсети.

nmap -sn 192.168.1.0/24

Теперь вы можете организовать SSH к Raspberry Pi.

ssh pi@{IPADDRESS}

Если у вас возникли проблемы в организации SSH к Raspberry Pi, вам может понадобиться добавить открытый ключ SSH вашего хоста в Raspberry Pi ~/.ssh/authorized_keys.

Это опционально, но IP-адрес трудно запомнить и периодически менять, поэтому рассмотрите возможность использования хостнейма вместо него

hostname -I

Б. ROS через WiFi

Мы настроили оба устройства для связи через WiFi с ROS, заставив их использовать один и тот же мастер ROS. Мы выбираем запуск мастера ROS на хост-компьютере. На хост-компьютере запускаем мастер ROS

roscore

На Raspberry Pi сконфигурируйте его для использования мастера ROS хост-машины.

В качестве временного решения,

export ROS_MASTER_URI=http://IP_ADDRESS:11311

Для постоянного решения добавьте строку выше в ваш файл .bashrc.

Проверьте, что это работает. На Raspberry Pi:

rostopic pub /test std_msgs/Float32 5.0

На хост-машине:

rostopic echo /test

Ссылки:

• wiki.ros.org/ROS/Tutorials/MultipleMachines
• nootrix.com/software/ros-networking
• wiki.ros.org/turtlebot/Tutorials/indigo/NetworkConfiguration

Архитектура

В этом проекте наш хост-компьютер будет читать высокоуровневые команды целевой скорости для тела робота, которые преобразуются в отдельные команды для левого и правого колес, которые должен будет отработать робот. Как показано ниже, у нас есть два ключевых узла ROS: diffdrive_controller, который запускается на хост-машине, и gopigo_controller, который запускается на роботе. Это разделение позволит нам в будущем заменить другое оборудование роботов, переписав конкретные узлы ROS GoPiGo.

Подавая некоторую целевую скорость для тела робота, мы преобразуем ее в отдельные команды для двигателей левого и правого колес

Подавая некоторую целевую скорость для тела робота, мы преобразуем ее в отдельные команды для двигателей левого и правого колес