ROS 2 - publikowanie danych

Konfiguracja środowiska

Przed rozpoczęciem pracy z ROS, w każdym nowo otwartym terminalu należy wywołać komendę:

• po pierwszej kompilacji (istnieją katalogi build, install, log):

source install/setup.bash

• przed pierwszą kompilacją:

source /opt/ros/humble/setup.bash

Wprowadzenie

W tej instrukcji będziemy publikować dane z wykorzystaniem tematów (topics). Będziemy używać różnych robotów: turtlesim i symulowanego ramienia robotycznego.

Informacje na temat tematów w ROS oraz turtlesim znajdują się tutaj.

Publikowanie w kontekście turtlesim

Uruchom symulację:

ros2 run turtlesim turtlesim_node

Przetestuj działanie symulacji uruchamiając w osobnym terminalu węzeł turtle_teleop_key:

ros2 run turtlesim turtle_teleop_key

Obejrzyj działające węzły oraz połączenia między nimi za pomocą narzędzia rqt_graph.

Naszym robożółwiem możemy sterować przy pomocy tematów. Użyj odpowiedniego polecenia aby uzyskać ich listę

ros2 topic list

oraz wyświetlić aktualną pozę robożółwia:

ros2 topic echo /turtle1/pose

Użyj Ctrl+c, aby zakończyć subskrypcję danych.

Chcąc opublikować dane do tematu /turtle1/cmd_vel i poruszyć robożółwiem powinniśmy najpierw sprawdzić typ tematu:

ros2 topic type /turtle1/cmd_vel

Polecenie zwraca typ geometry_msgs/msg/Twist. Typ ten możemy sprawdzić za pomocą następującego polecenia:

ros2 interface show geometry_msgs/msg/Twist

Struktura Twist zawiera dwa wektory 3D. Pierwszy wektor definiuje prędkość liniową, a drugi prędkość kątową. Nasz robożółw, w przeciwieństwie do dronów wielowirnikowych, jest układem nieholonomicznym. Oznacza to, że robot może poruszać się do przodu/tyłu (oś x) oraz obracać się wokół osi z. Aby poruszać robotem należy opublikować dane do tematu /turtle1/cmd_vel ustawiając odpowiednie wartości dla prędkości liniowej i kątowej:

ros2 topic pub /turtle1/cmd_vel geometry_msgs/msg/Twist "linear:
  x: 0.0
  y: 0.0
  z: 0.0
angular:
  x: 0.0
  y: 0.0
  z: 0.0"

🐢🐢🐢

Nie musisz pamiętać typu i struktury wiadomości. Użyj przycisku Tab, a terminal linuksowy pomoże ci w podaniu prawidłowych nazw.

🐢🐢🐢

Zmień wartości parametrów tak, aby robożółw zaczął się poruszać. Przetestuj różne warianty.

Manipulacja ramieniem robotocznym

Zacznijmy od instalacji sterownika dla robotów Universal Robots:

apt install ros-${ROS_DISTRO}-ur-robot-driver

Po instalacji możemy uruchomić symulator robota UR3. Ten krok wewnętrznie wykorzystuje oprogramowanie Docker (w przypadku błędu, upewnij się, że dokonałeś konfiguracji dockera):

ros2 run ur_robot_driver start_ursim.sh -m ur3

Po uruchomieniu symulatora możemy uruchomić sterownik robota w nowym oknie terminala:

ros2 launch ur_robot_driver ur_control.launch.py ur_type:=ur3 robot_ip:=192.168.56.101 launch_rviz:=true

🐢🐢🐢

Jeśli program rviz pokazuje smutne, zwinięte w kulkę i pozbawione tekstur ramię robotyczne spróbuj przerwać działanie powyższego skryptu i uruchomić go jeszcze raz. Po ponownym uruchomieniu odczekaj kilka sekund. Jeśli kilkukrotny restart nie pomaga, otwórz panel robota w przeglądarce (link wyświetla polecenie uruchamiające symulator) i spróbuj poruszyć robotem za pomocą przycisków w panelu. Uruchom sterownik z wizualizacją ponownie (potencjalnie kilkukrotnie).

🐢🐢🐢

Panel robota uruchamiany w przeglądarce (PolyScope) to graficzny interfejs użytkownika (GUI) do sterowania ramieniem robota, wykonywania programów robota i łatwego tworzenia nowych. Panel robota dostępny jest pod adresem http://192.168.56.101:6080/vnc.html. Prawidłowa uruchomiona symulacja powinna umożliwiać sterowanie robotem w PolyScope i obserwowanie jego ruchów w RViz’ie.

Zadania

1. Uruchom symulacje turtlesim. Dokonaj następującego eksperymentu, którego celem jest poznanie możliwości jednoczesnego publikowania na tym samym topicku. W jednym terminalu publikuj dane z prędkością kątową (obrót w okół osi z). W osobnym oknie terminala publikuj dane z prędkością liniową. Następnie spróbuj zmodyfikować częstotliwość publikowanych wiadomości wykorzystując argument --rate i zaobserwuj efekt najpierw dla tych samych częstotliwości, a następnie dla dziesięciokrotnej różnicy.
2. Odczytaj częstotliwość pętli sterowania robota UR3. W tym celu wyświetl częstotliwość dla tematu /joint_states.
3. Poruszaj ramieniem w panelu UR3. Sprawdź czy rviz poprawnie oddaje pozę robota.
4. W terminalu sprawdź jakie tematy i jakich typów utworzył sterownik UR3.
5. Ustaw ramię w pozycji Home wykorzystując panel UR3.
6. Spróbuj uruchomić przykładową trajektorię wykorzystując polecenie: ros2 launch ur_robot_driver test_scaled_joint_trajectory_controller.launch.py. Czy robot porusza się?
7. Wykorzystaj panel UR3 do utworzenia nowego, pustego programu. Dodaj do niego komendę External Control (ze Structure -> URCaps). Uruchom program oraz przykładową trajektorię z poprzedniego zadania. Czy robotot porusza się w panelu oraz rviz?
8. Przetestuj powyższe na innym robocie UR, na przykład ur5e.