一 .在Gazebo中仿真差速轮式机器人
在本节,我们会对前面设计的差速轮式机器人进行仿真。
你可以在mastering_ros_robot_description_pkg/urdf文件中获取diff_wheeled_robot.xacro移动机器人的描述文件。
我们创建一个启动文件,在Gazebo中生成仿真模型。就像我们对机械臂所做的那样,我们可以创建一个ROS软件包,用
seven_dof_arm_gazebo软件包的相同依赖项启动Gazebo仿真,我是从对应的git库中下载的完整软件包。
$ git clone https://github.com/jocacace/diff_wheeled_robot_gazebo.git
进入diff_wheeled_robot_gazebo/launch文件夹,并提取diff_wheeled_gazebo.launch文件。
启动文件代码如下:
1 23 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 19 20 21 22 23 24 25 2614 15 16 17 18 28 29
使用以下命令来启动此文件:
$ roslaunch diff_wheeled_robot_gazebo diff_wheeled_gazebo.launch
仿真模型如下:
仿真成功后,接下来我们将激光雷达添加到机器人中。
1.将激光雷达添加到机器人中
我们在机器人顶部添加了激光雷达来执行高级操作,比如用该机器人进行自主导航或地图构建。
为了将激光雷达添加到机器人中,我们应该将以下代码添加到diff_wheeled_robot.xacro文件中:
248 249250 256 257251 252 254253 255 258 262259 260 261 263 Gazebo/Blue 264false 265266 289${hokuyo_size/2} 0 0 0 0 0 267false 26840 269270 284271 278272 277720 2731 274-1.570796 2751.570796 276279 2830.10 28010.0 2810.001 282285 288/scan 286hokuyo_link 287
本节中,我们使用名称为libgazebo_ros_laser.so的GazeboROS插件来仿真激光雷达。
完整的代码可以在diff_wheeled_robot_with_laser.xacro描述文件中找到,该文件位于
mastering_ros_robot_description_pkg/urdf/文件夹中。
在仿真环境中添加一些物体,这样我们就可以查看激光雷达,在这里,我们在机器人周围添加
一些圆柱体,可以看到相应的激光视图。
2.在Gazebo中控制机器人的移动
我们正在使用的是一个差速机器人,配有2个轮子和2个脚轮。该机器人的完整特性应该作为Gazebo-ROS插件来仿真。
基本的差速驱动插件已经实现。
要在Gazebo中控制机器人移动,我们需要添加一个名为libgazebo_ros_diff_drive.so的Gazebo-ROS插件,从而可以生成该机器人的差速驱动动作。
以下是该插件的定义及其参数的完整代码片段:
292 293294 295 317true 296Debug 297false 298/ 2991 300false 301true 302100.0 303front_left_wheel_joint 304front_right_wheel_joint 305${2*base_radius} 306${2*wheel_radius} 3071 30830 3091.8 310cmd_vel 311odom 312odom 313base_footprint 314 315 316
在该插件中,我们可以提供一些参数,如机器人的车轮关节(关节应该是连续转动型的)、车轮间距、车轮直径、里程计话题等。
控制机器人移动的一个重要参数是:
该参数是插件的速度指令话题,是ROS中一个Twist类型的消息(sensor_msgs/Twist)。我们可以将Twist消息发布到/cmd_vel话题中,我们就可以看到机器人开始从它的位置移动。
3.在启动文件中添加关节状态发布者
添加差速驱动插件之后,我们需要将关节状态发布者加入到现有的启动文件中,或者我们也可以创建一个新的启动文件。
你可以在diff_wheeled_robot_gazebo/launch下看到更新后的最终启动文件diff_wheeled_gazebo_full.launch。
启动文件包含关节状态发布者,这有助于在RViz中可视化显示。以下是在此启动文件中为关节状态发布者添加的额外代码:
2425 26 27 28
4.添加ROS遥控节点
ROS遥控(teleop)节点通过接收键盘的输入来发布ROSTwist命令。在该节点中,我们可以生成线速度和角速度,而且已经有了一个标准的遥控节点实现,我们可以重用该节点。
遥控节点是在diff_wheeled_robot_control软件包中实现的,脚本文件夹包含diff_wheeled_robot_key节点,它就是遥控节点。
我在相应的git库中下载了该软件包:
$git clone https://github.com/jocacace/diff_wheeled_robot_control.git
要想成功编译和使用该软件包,你需要安装joy_node软件包:
$sudo apt install ros-melodic-joy
下面是名为keyboard_teleop的启动文件,用来启动遥控节点:
12 3 4 5 6 7 108 9
让我们开始控制机器人运动。
使用以下命令启动具有完整仿真设置的Gazebo:
$ roslaunch diff_wheeled_robot_gazebo diff_wheeled_gazebo_full.launch
启动遥控节点
$ roslaunch diff_wheeled_robot_control keyboard_teleop.launch
启动RViz可视化机器人状态和激光数据:
$ rosrun rviz rviz
在RViz中添加Fixed Frame:/odom,添加Laser Scan,话题设置为/scan以查看激光扫描数据,添加Robot model来查看机器人模型。
在遥控终端中,我们可以使用一些按键(U、I、O、J、K、L、M、“,”、“.”)进行方向调整,其他键(q、z、w、x、e、c、K、空格键)进行速度调整。
如图显示机器人使用机器人使用遥控在Gazebo中移动及其在RViz中的可视化。
我们可以从Gazebo工具栏上选择基本物体,并添加到机器人环境中,也可以在左边的面板上添加在线库的物体:
只有当我们按下遥控节点终端内相应的按键时,机器人才会移动,如果该终端处于不活动状态,按下按键机器人不会移动。
如果一切正常,我们可以使用机器人来探索该区域并在RViz中可视化激光数据。