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ROS探索总结(四)—简单的机器人仿真

机器人 | 发布时间:2017-10-10 | 人气: | #评论# |本文关键字:ROS,机器人,仿真
摘要:接下来我们涉及到的很多例程都是《ROS by Example》这本书的内容,我是和群里的几个人一起从国外的亚马逊上买到的,还是很有参考价值的,不过前提是你已经熟悉之前的新手教程了。

接下来我们涉及到的很多例程都是《ROS by Example》这本书的内容,我是和群里的几个人一起从国外的亚马逊上买到的,还是很有参考价值的,不过前提是你已经熟悉之前的新手教程了。

一、ROS by Example

2codes.png

        这本书是关于国外关于ROS出版的第一本书,主要针对Electric和Fuerte版本,使用机器人主要是TurtleBot。书中详细讲解了关于机器人的基本仿真、导航、路径规划、图像处理、语音识别等等,而且在google的svn上发布了所有代码,可以通过以下命令下载、编译:


  1. svn checkout http://ros-by-example.googlecode.com/svn/trunk/rbx_vol_1
  2. rosmake rbx_vol_1
  3. rospack profile          //加入ROS package路径


二、rviz简单机器人模拟

 1、安装机器人模拟器                      

       rviz是一个显示机器人实体的工具,本身不具有模拟的功能,需要安装一个模拟器arbotix。

svn checkout http://vanadium-ros-pkg.googlecode.com/svn/trunk/arbotix  

  1. rosmake arbotix
  2.  2、TurtleBot机器人的模拟

  在书中的rbx_vol_1包里已经为我们写好了模拟的代码,我们先进行实验,完成后再仔细研究代码。
 机器人模拟运行:

  1. roscore
  2. roslaunch rbx1_bringup fake_pi_robot.launch

        然后在终端中可以看到,机器人已经开始运行了,打开rviz界面,才能看到机器人实体。

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

        后面的参数是加载了rviz的配置文件sim_fuerte.vcg。效果如下:

  2codes.png

       此时的机器人是静止的,需要发布一个消息才能让它动起来。

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}}'

       2codes.png

       如果要让机器人停下来,需要在中断中按下“Ctrl+c”,然后输入:

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

       也可以改变发送的topic信息,使机器人走出不同的轨迹。

三、实现分析

       按照上面的仿真过程,我们详细分析每一步的代码实现。  

      1、TurtleBot机器人运行

       机器人运行使用的是launch文件,首先打开fake_turtlebot.launch文件。

  1. <launch>
  2.   <param name="/use_sim_time" value="false" />
  3.  
  4.   <!-- Load the URDF/Xacro model of our robot -->
  5.   <arg name="urdf_file" default="$(find xacro)/xacro.py '$(find turtlebot_description)/urdf/turtlebot.urdf.xacro'" />
  6.  
  7.   <param name="robot_description" command="$(arg urdf_file)" />
  8.  
  9.   <node name="arbotix" pkg="arbotix_python" type="driver.py" output="screen">
  10.       <rosparam file="$(find rbx1_bringup)/config/fake_turtlebot_arbotix.yaml" command="load" />
  11.       <param name="sim" value="true"/>
  12.   </node>
  13.  
  14.   <node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="state_publisher">
  15.       <param name="publish_frequency" type="double" value="20.0" />
  16.   </node>
  17.  
  18.   <!-- We need a static transforms for the wheels -->
  19.   <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" />
  20.   <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" />
  21.  
  22. </launch>

        文件可以大概分为四个部分:
        (1) 从指定的包中加载urdf文件
        (2) 启动arbotix模拟器
        (3) 启动状态发布节点
        (4) tf坐标系配置

2、rviz配置文件

       在打开rviz的时候需要加载一个.vcg的配置文件,主要对rviz中的插件选项进行默认的配置。这里打开的是sim_fuerte.vcg文件,由于文件比较长,这里只列举重点的部分。


  1. Background\ ColorB=0.12549
  2. Background\ ColorG=0.12549
  3. Background\ ColorR=0.12549
  4. Camera\ Config=158.108 0.814789 0.619682 -1.57034
  5. Camera\ Type=rviz::FixedOrientationOrthoViewController
  6. Fixed\ Frame=/odom
  7. Grid.Alpha=0.5
  8. Grid.Cell\ Size=0.5
  9. Grid.ColorB=0.941176
  10. Grid.ColorG=0.941176
  11. Grid.ColorR=0.941176
  12. Grid.Enabled=1
  13. Grid.Line\ Style=0
  14. Grid.Line\ Width=0.03
  15. Grid.Normal\ Cell\ Count=0
  16. Grid.OffsetX=0
  17. Grid.OffsetY=0
  18. Grid.OffsetZ=0
  19. Grid.Plane=0

        上面的代码是配置背景颜色和网格属性的,对应rviz中的选项如下图所示。

2codes.png

       其中比较重要的一个选项是Camera的type,这个选项是控制开发者的观察角度的,书中用的是FixedOrientationOrthoViewController的方式,就是上面图中的俯视角度,无法看到机器人的三维全景,所以可以改为OrbitViewController方式,如下图所示:

2codes.png

3、发布topic

        要让机器人动起来,还需要给他一些运动需要的信息,这些信息都是通过topic的方式发布的。
        这里的topic就是速度命令,针对这个topic,我们需要发布速度的信息,在ROS中已经为我们写好了一些可用的数据结构,这里用的是Twist信息的数据结构。在终端中可以看到Twist的结构如下:

              

        用下面的命令进行消息的发布,其中主要包括力的大小和方向。

[plain] view plain copy Background\ ColorB=0.12549  

  1. Background\ ColorG=0.12549
  2. Background\ ColorR=0.12549
  3. Camera\ Config=158.108 0.814789 0.619682 -1.57034
  4. Camera\ Type=rviz::FixedOrientationOrthoViewController
  5. Fixed\ Frame=/odom
  6. Grid.Alpha=0.5
  7. Grid.Cell\ Size=0.5
  8. Grid.ColorB=0.941176
  9. Grid.ColorG=0.941176
  10. Grid.ColorR=0.941176
  11. Grid.Enabled=1
  12. Grid.Line\ Style=0
  13. Grid.Line\ Width=0.03
  14. Grid.Normal\ Cell\ Count=0
  15. Grid.OffsetX=0
  16. Grid.OffsetY=0
  17. Grid.OffsetZ=0
  18. Grid.Plane=0

4、节点关系图

1507637534669187.png


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