7.3 Скручивание и поворот с помощью ROS
Last updated
Was this helpful?
Last updated
Was this helpful?
ROS использует тип сообщения (см. Подробности ниже) для публикации команд движения, которые будут использоваться базовым контроллером. Хотя для темы можно использовать практически любое имя, обычно оно называется / cmd_vel, что сокращенно от «скорости команд». Узел базового контроллера подписывается на тему / cmd_vel и преобразует сообщения Twist в сигналы двигателя, которые фактически вращают колеса.
Чтобы увидеть компоненты сообщения Twist, выполните команду:
который даст следующий результат:
Как видите, сообщение Twist состоит из двух вложенных сообщений с типом Vector3, одно для компонентов линейной скорости x, y и z, а другое для компонентов угловой скорости x, y и z. Линейные скорости указаны в метрах в секунду, а угловые скорости - в радианах в секунду. (1 радиан равен приблизительно 57 градусам.)
Для робота с дифференциальным приводом, работающего в двухмерной плоскости (такой как пол), нам нужны только линейный компонент x и угловой компонент z. Это потому, что этот тип робота может двигаться только вперед / назад вдоль своей продольной оси и вращаться только вокруг своей вертикальной оси. Другими словами, линейные компоненты y и z всегда равны нулю (робот не может двигаться вбок или вертикально), а угловые компоненты x и y всегда равны нулю, поскольку робот не может вращаться вокруг этих осей. Всенаправленный робот также будет использовать линейный компонент y, в то время как летающий или подводный робот будет использовать все шесть компонентов.
Предположим, мы хотим, чтобы робот двигался прямо со скоростью 0,1 метра в секунду. Это должно потребовать двустороннего сообщения с линейными значениями x = 0,1, y = 0 и z = 0, а угловые значения x = 0, y = 0 и z = 0. Если вы укажете это сообщение в командной строке, часть сообщения будет иметь вид:
'{linear: {x: 0.1, y: 0, z: 0}, angular: {x: 0, y: 0, z: 0}}'
Обратите внимание на то, как мы разграничиваем под-сообщения с помощью фигурных скобок и отделяем имена компонентов от их значений двоеточием и пробелом (пробел необходим!) Хотя это может показаться много печатанием, таким способом мы редко будем управлять роботом. Как мы увидим позже, сообщения Twist будут отправляться роботу с использованием других узлов ROS.
Чтобы повернуть против часовой стрелки с угловой скоростью 1,0 радиан в секунду, требуемое сообщение Твист будет:
'{linear: {x: 0, y: 0, z: 0}, angular: {x: 0, y: 0, z: 1.0}}'
Если бы мы объединили эти два сообщения, робот двинулся бы вперед, повернувшись влево. TheresultingTwistmessagewouldbe:
'{linear: {x: 0.1, y: 0, z: 0}, angular: {x: 0, y: 0, z: 1.0}}'
Чем больше угловое значение z по сравнению с линейным значением x, тем сильнее поворот.
7.3.2 Мониторинг движения робота с помощью RViz
Давайте попробуем пару примеров с использованием симулятора ArbotiX. Сначала запустите поддельный TurtleBot с помощью команды:
В другом терминале вызовите RViz с уже включенным файлом конфигурации с дисплеем Одометрия:
Наконец, откройте еще одно окно терминала и установите робота, движущегося по кругу по часовой стрелке, опубликовав следующее сообщение Twist:
Мы используем параметр -r для постоянной публикации сообщений об ошибке на частоте 10 Гц. Некоторые роботы, такие как TurtleBot, требуют, чтобы команда движения постоянно публиковалась, иначе робот остановится: хорошая функция безопасности. Хотя этот параметр не является обязательным при запуске симулятора ArbotiX, он также не повредит.
Если все работает нормально, результат в RViz должен выглядеть примерно так:
Обратите внимание, что мы установили в поле Keep значение 100 для отображения одометрии, которое указывает, что мы хотим отображать до 100 последних стрелок, прежде чем самая старая из них выпадет. Допуск положения (в метрах) и допуск угла (в радианах) позволяют вам контролировать частоту отображения новой стрелки.
Чтобы убрать стрелки в любой точке, либо нажмите кнопку «Сброс», либо снимите флажок рядом с дисплеем «Одометрия», а затем снова проверьте его. Чтобы полностью отключить стрелки, не устанавливайте флажок.
Чтобы остановить вращение робота, введите Ctrl-C в том же окне терминала, а затем опубликуйте пустое сообщение Twist:
Теперь давайте попробуем второй пример. Сначала очистите стрелки одометрии, нажав кнопку «Сброс» в RViz. Следующая пара команд (разделенных точкой с запятой) будет сначала двигать робота прямо в течение примерно 3 секунд (опция «-1» означает «опубликовать один раз»), а затем продолжать бесконечно по кругу против часовой стрелки:
Чтобы остановить робота, введите Ctrl-C в том же окне терминала и опубликуйте пустое сообщение Twist:
Прежде чем мы попробуем несколько сообщений Twist на реальном роботе, нам нужно обговорить некоторые моменты, говорящие о калибровке.
Мы будем использовать RViz для визуализации движения робота, когда будем пробовать различные команды Twist и сценарии управления движением. Вспомните из , что мы можем использовать тип отображения , чтобы отслеживать позу (положение и ориентацию) робота в различных точках его пути. Каждая поза робота обозначена большой стрелкой, указывающей в направлении, в котором робот находился в этой точке. Обратите внимание, что эти позы отражают то, что сообщается одометрией робота, которая может отличаться - иногда существенно - от того, как робот позиционируется в реальном мире. Однако, если робот хорошо откалиброван и работает на относительно твердой поверхности, данные одометрии обычно достаточно хороши, чтобы получить приблизительное представление о том, как работает робот. Кроме того, при запуске искусственного робота в симуляторе ArbotiX, где нет физики, соответствие будет точным.