Skip to content

Latest commit

 

History

History
172 lines (119 loc) · 7.3 KB

Семинар 2.md

File metadata and controls

172 lines (119 loc) · 7.3 KB
Raw

Семинар №2. Моделирование роботов в ROS2 + Gazebo

Задачи семинара:

Теория

  • Познакомиться с принципами моделирования роботов в ROS2
  • Изучить универсальный формат описания роботов URDF

Практика

  • Освоить запуск симуляции на примере робота TurtleBot3 в ROS2
  • Осуществить запуск симуляции для своей URDF модели робота в ROS2

Данное руководство предоставляет краткую информацию, необходимую для выполнения задач семинара.

После прохождения семинара студенту необходимо составить отчет, в котором будет подробно изложена теоретическая и практическая часть работы.

Теория

XACRO

XACRO расширяет возможности xml и упрощает составление URDF моделей, увеличивает читаемость и редактируемость моделей.

Параметры:

<xacro:property name="the_radius" value="2.1" />
<xacro:property name="the_length" value="4.5" />

<geometry type="cylinder" radius="${the_radius}" length="${the_length}" />

Математические выражения:

<xacro:property name="radius" value="4.3" />
<circle diameter="${2 * radius}" />

Макросы:

<xacro:macro name="circle_x2" params="radius">
	<circle diameter="${2 * radius}" />
</xacro:macro>

<xacro:circle_x2 radius="12" />

Источники:

Gazebo в URDF:

Формат URDF при использовыании в Gazebo, поддерживает дополнительные возможности, описываемые внутри элементов <gazebo>. Основыными такими возможностями является поддержка различных сенсоров (камер, лидаров, дальномеров и т.д.), контроллеров для реализации той или иной модели управления и возможности по описанию свойств тел (материала, коэфф. трения и т.д.).

Pioneer P3-DX

Например, вот так выглядит описание diff_drive_controller, это контроллер позволяющий управлять моделью робота с дифференциальным приводом шасси (см. рис. выше) Обычно это два симметрично расположенных на неподвижных осях колеса, которые управляются независимо.

<gazebo>
    <plugin filename="libgazebo_ros_diff_drive.so" name="differential_drive_controller">

      <ros>
        <namespace>/</namespace>
      </ros>

      <!-- wheels -->
      <left_joint>drivewhl_l_joint</left_joint>
      <right_joint>drivewhl_r_joint</right_joint>

      <!-- kinematics -->
      <wheel_separation>${base_width+wheel_ygap}</wheel_separation>
      <wheel_diameter>${wheel_radius*2}</wheel_diameter>

      <!-- limits -->
      <max_wheel_torque>20.0</max_wheel_torque>
      <max_wheel_acceleration>1.0</max_wheel_acceleration>

      <!-- output -->
      <publish_odom>true</publish_odom>
      <publish_odom_tf>true</publish_odom_tf>

      <odometry_frame>odom</odometry_frame>
      <robot_base_frame>base_footprint</robot_base_frame>
    </plugin>
  </gazebo>

Список имеющихся в системе плагинов можно узнать с помощью команды:

ls /opt/ros/humble/lib | grep libgazebo_ros

Примеры использования: https://www.gazebosim.org/tutorials?tut=ros_gzplugins

Практическая часть работы:

Задание №1. Запуск симуляции робота TurtleBot3 в Gazebo (URDF для ROS2 и SDF для Gazebo)

https://emanual.robotis.com/docs/en/platform/turtlebot3/simulation/#gazebo-simulation

Добавить дополнительный путь поиска моделей роботов для симулятора Gazebo:

export GAZEBO_MODEL_PATH=$GAZEBO_MODEL_PATH:/opt/ros/humble/share/turtlebot3_gazebo/models/

Определить тип робота (доступны burger, waffle, waffle_pi):

export TURTLEBOT3_MODEL=burger

Запустить симуляцию с пустой картой:

ros2 launch turtlebot3_gazebo empty_world.launch.py

Доступны к запуску симуляция для двух карт turtlebot3_world и turtlebot3_house:

ros2 launch turtlebot3_gazebo turtlebot3_world.launch.py
ros2 launch turtlebot3_gazebo turtlebot3_house.launch.py

Осуществить управление роботом, для этого в другом терминале запустить:

export TURTLEBOT3_MODEL=burger
ros2 run turtlebot3_teleop teleop_keyboard

Открыть rviz2, чтобы увидеть то, что "видит" робот своими датчиками.

rviz2 -d /opt/ros/humble/share/turtlebot3_gazebo/rviz/tb3_gazebo.rviz

Задание №2. Запуск симуляции робота описанного URDF+XACRO (без SDF)

Запустить симуляцию:

ros2 launch basic_mobile_robot basic_mobile_bot.launch.py

Убедиться в корректности отображения двухколесного робота в окне симулятора Gazebo и в окне RViz.

Осуществить управление роботом с помощью rqt_robot_steering

ros2 run rqt_robot_steering rqt_robot_steering --force-discover

Изучить URDF модель робота: ~/ros2_seminars_ws/src/basic_mobile_robot/models/basic_mobile_bot.xacro.urdf

Индивидуальное задание

Создать своего уникального робота, успешно запустить его в Gazebo.

Оценивание

По результатам создается отчет в свободной форме и отсылается на почту преподавателя: mail@borislap.ru

35 баллов. Оформленный отчет.

В котором должна быть:

  • Своими словами описана теория,
  • Подробное описание практики.

45 баллов. Простейшая модель уникального робота.

Робот идентичен по структуре учебному примеру. Дифференциальный привод. Отсутствие сенсоров.

54 балла. Сложная модель уникального робота. Робот должен дополнительно содержать любой из доступных сенсоров (IMU, LIDAR, CAMERA, BUMPER, DEPTH CAMERA, ACERMANN DRIVE и т.п.). Нужно показать что сенсор работает и публикует данные в ROS 2.