1 簡單的ROS機器人仿真


博客轉自古-月:https://blog.csdn.net/hcx25909/article/details/8870552,本文針對Fuerte版本,Kinetic版本參考 https://www.cnblogs.com/flyinggod/p/11489250.html

前邊我們已經介紹了ROS的基本情況,以及新手入門ROS的初級教程,現在就要真正的使用ROS進入機器人世界了。接下來我們涉及到的很多例程都是《ROS by Example》這本書的內容,我是和群里的幾個人一起從國外的亞馬遜上買到的,還是很有參考價值的,不過前提是你已經熟悉之前的新手教程了。

一、ROS by Example

這本書是關於國外關於ROS出版的第一本書,主要針對Electric和Fuerte版本,使用機器人主要是TurtleBot。書中詳細講解了關於機器人的基本仿真、導航、路徑規划、圖像處理、語音識別等等,而且在google的svn上發布了所有代碼,可以通過以下命令下載、編譯:

git clone https://github.com/pirobot/ros-by-example
export ROS_PACKAGE_PATH=$ROS_PACKAGE_PATH:$(pwd)
rosmake rbx_vol_1
rospack profile

二、rviz簡單機器人模擬

1、安裝機器人模擬器                       

rviz是一個顯示機器人實體的工具,本身不具有模擬的功能,需要安裝一個模擬器arbotix。
git clone https://github.com/vanadiumlabs/arbotix_ros
rosmake arbotix_ros

可以將模擬器和rbx_vol_1源代碼放在同一個workspace內的src目錄下,直接catkin_make就可以。

mkdir -p ~/smartcar_description/src
cd ~/smartcar_description/src
git clone https://github.com/vanadiumlabs/arbotix_ros
git clone https://github.com/pirobot/ros-by-example
cd ..
catkin_make 
source devel/setup.bash

2、TurtleBot機器人的模擬

在書中的rbx_vol_1包里已經為我們寫好了模擬的代碼,我們先進行實驗,完成后再仔細研究代碼。機器人模擬運行
roscore
roslaunch rbx1_bringup fake_pi_robot.launch

然后在終端中可以看到,機器人已經開始運行了,打開rviz界面,才能看到機器人實體。

rosrun rviz rviz -d `rospack find rbx1_nav`/sim_fuerte.vcg

indogo/kinetic

rosrun rviz rviz `rospack find rbx1_nav`/nav.rviz

后面的參數是加載了rviz的配置文件sim_fuerte.vcg/nav.rviz效果如下:

 此時的機器人是靜止的,需要發布一個消息才能讓它動起來。

rostopic pub -r 10 /cmd_vel geometry_msgs/Twist '{linear: {x: 0.2, y: 0, z: 0}, angular: {x: 0, y: 0, z: 0.5}}'

如果要讓機器人停下來,需要在中斷中按下“Ctrl+c”,然后輸入:

rostopic pub -1 /cmd_vel geometry_msgs/Twist '{}'

也可以改變發送的topic信息,使機器人走出不同的軌跡。

三、實現分析

按照上面的仿真過程,我們詳細分析每一步的代碼實現。   

 1、TurtleBot機器人運行

機器人運行使用的是launch文件,首先打開fake_turtlebot.launch文件。 

<launch>
  <param name="/use_sim_time" value="false" />

  <!-- Load the URDF/Xacro model of our robot -->
  <arg name="urdf_file" default="$(find xacro)/xacro.py '$(find turtlebot_description)/urdf/turtlebot.urdf.xacro'" />
   
  <param name="robot_description" command="$(arg urdf_file)" />
    
  <node name="arbotix" pkg="arbotix_python" type="driver.py" output="screen">
      <rosparam file="$(find rbx1_bringup)/config/fake_turtlebot_arbotix.yaml" command="load" />
      <param name="sim" value="true"/>
  </node>
  
  <node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="state_publisher">
      <param name="publish_frequency" type="double" value="20.0" />
  </node>
  
  <!-- We need a static transforms for the wheels -->
  <node pkg="tf" type="static_transform_publisher" name="odom_left_wheel_broadcaster" args="0 0 0 0 0 0 /base_link /left_wheel_link 100" />
  <node pkg="tf" type="static_transform_publisher" name="odom_right_wheel_broadcaster" args="0 0 0 0 0 0 /base_link /right_wheel_link 100" />

</launch>

文件可以大概分為四個部分:
     1) 從指定的包中加載urdf文件
     2) 啟動arbotix模擬器
     3) 啟動狀態發布節點
     4) tf坐標系配置

2、rviz配置文件

在打開rviz的時候需要加載一個.vcg的配置文件,主要對rviz中的插件選項進行默認的配置。這里打開的是sim_fuerte.vcg文件,由於文件比較長,這里只列舉重點的部分。.vcg配置文件只是Fuerte和Groovy舊版本的ROS使用,當前使用.yaml或者.rviz,在indigo或者kinetic版本ROS編譯時候可以將后綴.vcg改成.rviz,同時launch文件內加載配置的文件名后綴也要同步修改

Background\ ColorB=0.12549
Background\ ColorG=0.12549
Background\ ColorR=0.12549
Camera\ Config=158.108 0.814789 0.619682 -1.57034
Camera\ Type=rviz::FixedOrientationOrthoViewController
Fixed\ Frame=/odom
Grid.Alpha=0.5
Grid.Cell\ Size=0.5
Grid.ColorB=0.941176
Grid.ColorG=0.941176
Grid.ColorR=0.941176
Grid.Enabled=1
Grid.Line\ Style=0
Grid.Line\ Width=0.03
Grid.Normal\ Cell\ Count=0
Grid.OffsetX=0
Grid.OffsetY=0
Grid.OffsetZ=0
Grid.Plane=0

上面的代碼是配置背景顏色和網格屬性的,對應rviz中的選項如下圖所示。

其中比較重要的一個選項是Camera的type,這個選項是控制開發者的觀察角度的,書中用的是FixedOrientationOrthoViewController的方式,就是上面圖中的俯視角度,無法看到機器人的三維全景,所以可以改為OrbitViewController方式,如下圖所示:


3、發布topic

要讓機器人動起來,還需要給他一些運動需要的信息,這些信息都是通過topic的方式發布的。 這里的topic就是速度命令,針對這個topic,我們需要發布速度的信息,在ROS中已經為我們寫好了一些可用的數據結構,這里用的是Twist信息的數據結構。在終端中可以看到Twist的結構如下:

 

用下面的命令進行消息的發布,其中主要包括力的大小和方向。

Background\ ColorB=0.12549
Background\ ColorG=0.12549
Background\ ColorR=0.12549
Camera\ Config=158.108 0.814789 0.619682 -1.57034
Camera\ Type=rviz::FixedOrientationOrthoViewController
Fixed\ Frame=/odom
Grid.Alpha=0.5
Grid.Cell\ Size=0.5
Grid.ColorB=0.941176
Grid.ColorG=0.941176
Grid.ColorR=0.941176
Grid.Enabled=1
Grid.Line\ Style=0
Grid.Line\ Width=0.03
Grid.Normal\ Cell\ Count=0
Grid.OffsetX=0
Grid.OffsetY=0
Grid.OffsetZ=0
Grid.Plane=0

4、節點關系圖

 

 


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