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Tutorial: Nodo ROS teleop_twist_keyboard ROS para controlar un robot diff drive en Ignition

Este tutorial tiene como propósito dar una introduccion al uso de las herramientas de ROS en conjunto a una simulacion corriendo en Ignition. Al final de este tutorial, tendrá un resultado similar al que se muestra en este video.

Para este tutorial usaremos Ignition Dome y ROS Melodic; no obstante, tenga en cuenta que este tutorial es valido para releases de Ignition compatibles con ros_ign_bridge y releases de ROS compatibles con teleop_twist_keyboard y ros_ign.

Primero completaremos los pasos del tutorial y posteriormente explicaremos que sucede detrás de escenas.

Pre-Requisitos

  • Instalar Ignition Dome

  • Instalar ROS Melodic

  • Instalar ros_ign. Usaremos ROS Melodic

         # Agregar https://packages.osrfoundation.org
     sudo sh -c 'echo "deb http://packages.osrfoundation.org/gazebo/ubuntu-stable `lsb_release -cs` main" > /etc/apt/sources.list.d/gazebo-stable.list'
     wget https://packages.osrfoundation.org/gazebo.key -O - | sudo apt-key add -
     sudo apt-get update
     # Instalar `ros_ign`
     sudo apt install ros-melodic-ros-ign

  • Instalar teleop_twist_keyboard

     sudo apt-get install ros-melodic-teleop-twist-keyboard

Pasos para completar este tutorial

Instalar este paquete ROS con el demo

mkdir -p ~/ign_teleop_tutorial_ws/src
git clone [email protected]:Blast545/ign_tutorials.git ~/ign_teleop_tutorial_ws/src
cd ~/ign_teleop_tutorial_ws
catkin_make

Abriremos dos terminales que compartan el mismo entorno. En cada una, correremos los siguientes comandos:

Terminal 1: launchfile con ROS, Ignition y ros_ign

# Shell 1
source ~/ign_teleop_tutorial_ws/devel/setup.bash
roslaunch roslaunch ign_tutorials diff_drive_demo.launch

Terminal 2: nodo teleop_twist_keyboard

# Shell 2
rosrun teleop_twist_keyboard teleop_twist_keyboard.py

Después de estos pasos, queda un entorno similar al siguiente: Selection_092

Por ultimo, usando la terminal con el nodo teleop_twist_keyboard se pueden enviar comandos para mover el robot: Selection_091

Entendiendo la arquitectura del sistema

Para este tutorial hemos usado el mundo de ejemplo tunnel.sdf, este incluye un vehículo tipo "diff-drive" y contiene varias funcionalidades disponibles del simulador Ignition. El sistema de comandos para el plugin diff drive funciona de esta manera:

diagrama_tutorial (1)

  • El nodo teleop_twist_keyboard toma las teclas presionadas por el usuario y las convierte en comandos ROS Twist.
  • ros_ign_bridge se subscribe a esos comandos ROS Twist y los convierte en mensajes Ignition Transport.
  • Los mensajes Ignition Transport son usados por el plugin diff drive ejecutado como parte de la simulacion del tunnel.sdf.
  • El simulador mueve al robot apropiadamente, de acuerdo a los mensajes recibidos desde el plugin diff drive.

Podemos observar la parte del codigo del launchfile que usa el ros_ign_bridge:

  <node
    pkg="ros_ign_bridge"
    type="parameter_bridge"
    name="$(anon ros_ign_bridge)"
    output="screen"
    args="/model/vehicle/odometry@nav_msgs/[email protected] /cmd_vel@geometry_msgs/[email protected] ">
  </node>

Los mensajes van y vienen a través del tópico /cmd_vel, este tópico es usado tanto en la capa de Ignition Transport como del lado de ROS. De entrada, toma mensajes geometry_msgs/Twist y de salida usa mensajes de tipo ignition.msgs.Twist. Lo mismo aplica para la configuración de odometría mostrada en rviz.

Por último, mirando el código del archivo SDF ign_ws/src/ign-gazebo/examples/worlds/tunnel.sdf vemos que:

<plugin
  filename="ignition-gazebo-diff-drive-system"
  name="ignition::gazebo::systems::DiffDrive">
  <left_joint>left_rear_wheel</left_joint>
  <left_joint>left_front_wheel</left_joint>
  <right_joint>right_rear_wheel</right_joint>
  <right_joint>right_front_wheel</right_joint>
  <wheel_separation>1.25</wheel_separation>
  <wheel_radius>0.3</wheel_radius>
  <odom_publish_frequency>1</odom_publish_frequency>
  <topic>cmd_vel</topic>
</plugin>

Así queda configurado el plugin diff drive para recibir comandos desde el tópico cmd_vel y controlar las cuatro articulaciones: left_rear_wheel, left_front_wheel, right_rear_wheel y right_front_wheel que controlan el movimiento del robot.

Pasos adicionales

Como ejercicio, ¿Puede tomar alguna de las siguientes tareas?

  • Enviar mensajes al robot directamente usando Ignition Transport.
  • ¿Puede cambiar el launchfile para usar otro motor de física? como TPE.
  • El mundo de ejemplo diff_drive.sdf (ign_ws/src/ign-gazebo/examples/worlds/diff_drive.sdf) no usa el mismo tópico cmd_vel para recibir comandos de velocidad, ¿Puede modificar el tutorial para usar este mundo de ejemplo y enviar comandos a alguno de esos robots?
    • Puede revisar diff_drive.sdf example commands y ajustar losros_ign bridges apropiadamente.

¿Quiere saber mas de Ignition Gazebo? Revise los siguientes enlaces: