ROS szimuláció

Két Gazebo alapú szimulációt fogunk megismerni. A Gazebo az ROS-által leginkább támogatott szimulátor, de érdemes megemlíteni az SVL-t, ebből saját verziónk is van a Nissan-ra optimalizáva, a Carla-t vagy a CoppeliaSim-et. A két szimuláció:

F1/10
Prius

Első esetben szimuláció alapjául a következő tutorial szolgál: https://github.com/linklab-uva/f1tenth_gtc_tutorial. Itt azonban nem csak szimuláció, hanem valós jármű is van, sokkal több témát érintve. Mi most ebből csak a szimulátort használjuk. A szimulátorban egy kis méretű (F1 jármű tizede) robotjárművet fogunk navigálni.

A gyakorlatról készült videó itt tekinthtó meg:

Telepítés F1/10

A szükésges csomagok (mint a TEB local planner, gazebo szimulátor bizonyos csomagjai) így telepíthetőek:

sudo apt-get -y install ros-melodic-ros-control ros-melodic-gazebo-ros-control ros-melodic-ros-controllers ros-melodic-navigation qt4-default ros-melodic-ackermann-msgs ros-melodic-serial ros-melodic-teb-local-planner*

Készítsünk egy külön workspace-t, hogy később könnyen törölhessük, ha már nem kell. A git clone parancs utáni . direkt van, így plusz könyvtár nélül klónoz. A többi parancs ismerős az előző gyakorlatokról.

mkdir sim_ws
cd sim_ws/
git clone https://github.com/linklab-uva/f1tenth_gtc_tutorial .
catkin init
catkin build

Hogy ne kelljen minden terminalban megadnunk a workspace-t, tegyük a bashrc-be. Ha ezt nem szerenénk, elég mindig kiadni a source ~/sim_ws/devel/setup.bash parancsot.

echo "source ~/sim_ws/devel/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

Később a bashrc-ből törölhető ez a sor, nyissuk meg vs code-ból: code ~/.bashrc.

Egy egyszerűbb példa

Külön terminalban roscore után nyissuk meg a szimulátort (az első indítás gyakran lassú, de aztán relatív gyors lesz):

roslaunch racecar_gazebo racecar.launch

Szintén külön terminalban nyissunk meg egy egyszerű alkalmazást, amely alapértelmezetten a /cmd_vel parancsot publikálja, így irányítva az autót.

rosrun rqt_robot_steering rqt_robot_steering

Szintén külön terminalban néézük meg rqt_graph segítségével, hogyan kommunkiálnak egymással az ROS node-ok.

rosrun rqt_graph rqt_graph

Több nézet is beállítható, de valami hasonlót fogunk látni:

Egy összetettebb példa

Nyissuk meg a szimulátort:

roslaunch racecar_gazebo racecar.launch

A következő a navigation stack indítása. Ez a következő részeket tartalmazza:

AMCL (Adaptive Monte Carlo Localization)
global planner based on global costmap
TEB local planner based on local costmap
robot controller

roslaunch platform navigation.launch

A következő parancs indítja az rviz-t is. Itt a 2D nav goal-ra kattintva a térkép bármely részére elnavigál a robot (TEB local planner-t használva).

roslaunch console navigation.launch

Telepítés Prius

cd ~/sim_ws/src/
git clone https://github.com/osrf/car_demo
catkin build car_demo
source ~/.bashrc

Egy egyszerűbb példa Prius

Mivel gyakran nincs joystick (game_pad) a közelben írjuk át a joy node helyett hasonlóan az előzőhöz rqt_robot_steering működésűre a Prius demo-t-

Nyissuk meg VS code-ban a package-t.

roscd car_demo
code .

Joy node helyett a demo.launch-ba a következők kerüljenek.

<node pkg="car_demo" type="robot_steering_translator.py" name="robot_steering_translator1" output="screen"/>
<node pkg="rqt_robot_steering" type="rqt_robot_steering" name="rqt_robot_st0" />

Készítsük el a robot_steering_translator.py node-ot, ami /cmd_vel-ből a /prius topicba küld üzeneteket.

#!/usr/bin/env python
import rospy
from prius_msgs.msg import Control
from geometry_msgs.msg import Twist

class Translator:
    def __init__(self):
        self.sub = rospy.Subscriber("cmd_vel", Twist, self.callback)
        self.pub = rospy.Publisher("prius", Control, queue_size=1)
        self.last_published_time = rospy.get_rostime()
        self.last_published = None
        self.timer = rospy.Timer(rospy.Duration(1./20.), self.timer_callback)
        
    def timer_callback(self, event):
        if self.last_published and self.last_published_time < rospy.get_rostime() + rospy.Duration(1.0/20.):
            self.callback(self.last_published)

    def callback(self, message):
        command = Control()
        command.header.stamp = rospy.Time.now()
        if message.linear.x > 0.2:
            command.throttle = message.linear.x
            command.brake = 0.0
        elif message.linear.x < -0.1:
            command.throttle = 0.0
            command.brake = -1 * message.linear.x
        else:
            command.throttle = 0.0
            command.brake = 0.0            
        command.steer = message.angular.z
        #rospy.loginfo("throttle and brake: %.1f %.1f" %(command.throttle, command.brake))
        self.last_published = message
        self.pub.publish(command)

if __name__ == '__main__':
    rospy.init_node('robot_steering_translator')
    rospy.loginfo("robot_steering_translator started")
    t = Translator()
    rospy.spin()

Ne felejtsük a sudo chmod +x nodes/robot_steering_translator.py parancsot se.

Külön terminalban roscore után nyissuk meg a szimulátort (az első indítás gyakran lassú, de aztán relatív gyors lesz):

roslaunch car_demo demo.launch

Vizsgáljuk meg a topicokat plotjuggler segítségével.