Comment planifier un robot simple à l'aide de Linux

Une fois que vous avez installé ROS, vous voudrez peut-être construire un robot. Un bon moyen de réussir ce projet est de planifier ce que vous voulez faire. Dans ce cas, ROS vient à la rescousse. Avec ROS, vous pouvez configurer ce que vous avez construit et visualiser le tout. Lorsque vous travaillez avec des robots, vous devrez peut-être envisager de nombreux scénarios. Le robot doit interagir avec l'environnement, comme éviter le canapé et retrouver son chemin depuis la cuisine. Le robot doit également avoir des bras et des jambes si vos besoins l'exigent. Vous pouvez simuler tout cela en utilisant ROS, et pour la partie codage, vous pouvez également simuler les internes de votre système.

Comment construire un robot ROS?

Pour que le système fonctionne bien et pour que vous puissiez suivre ce que l'appareil fera dans certaines situations, vous avez besoin de définitions standard pour chaque pièce. Dans ROS, ces composants sont des nœuds, des services et des sujets. Bref, vous créez un nœud pour chaque besoin majeur. Par exemple, le mouvement est un nœud, la vision est un autre nœud et la planification est un troisième nœud. Les nœuds contiennent des services qui peuvent envoyer des informations à d'autres nœuds, et les services peuvent également gérer les demandes et les réponses. Un sujet peut diffuser des valeurs à de nombreux autres nœuds. Se familiariser avec ces termes et comment les utiliser est la première clé pour maîtriser le développement ROS2.

Émuler la navigation avec Turtlesim

En débutant dans ROS, vous achèterez probablement un robot qui marche ou se roule dans votre maison. Pour ce faire, le robot doit avoir une vue de la zone où il navigue. Pour ce faire, vous pouvez utiliser une application de type carte pour tester le comportement de votre robot. Les concepteurs derrière le Turtlebot ont mis au point une application, appelée Turtlesim, qui peut le faire pour vous. Comme pour toutes les autres parties de ROS2, vous pouvez démarrer ces outils avec une sous-commande à partir de la ligne de commande. Vous avez alors des activités pour différentes fonctions. La première partie consiste à démarrer la fenêtre où vous pouvez voir la simulation, et cela s'appelle un nœud.

$ ros2 exécuter Turtlesim Turtlesimnode

Une fenêtre apparaîtra avec une tortue au centre. Pour contrôler la tortue avec votre clavier, vous devez exécuter une deuxième commande qui reste ouverte et continuer à appuyer sur certaines touches. Il s'agit d'un deuxième nœud qui communique avec le premier.

$ ros2 exécuter Turtlesim Turtleteleopkey

Maintenant, vous pouvez déplacer la tortue et voir comment elle se déplace. Vous pouvez également obtenir des erreurs, telles que frapper le mur. Ces erreurs s'affichent dans le terminal où s'exécute le Turtlesimnode. C'est l'utilisation la plus simple du module de simulation. Vous pouvez également exécuter des formes données, un carré est fourni et ajouter plus de tortues. Pour ajouter plus de tortues, vous pouvez utiliser la commande rqt.

Définir les services avec rqt

Le programme rqt fournit des services pour la simulation. Le q signifie Qt, qui sert à gérer l'interface. Dans cet exemple, vous générez une nouvelle tortue.

$ rqt

L'interface rqt est une longue liste de services pour la simulation que vous exécutez. Pour créer une nouvelle tortue, choisissez le menu déroulant 'spawn', donnez un nouveau nom à la tortue et cliquez sur 'call.' Vous verrez immédiatement une nouvelle tortue à côté de la première. Si vous cliquez sur le menu déroulant 'spawn', vous verrez également un nouveau groupe d'entrées liées à la tortue nouvellement engendrée.

Vous pouvez également remapper les commandes pour exécuter la nouvelle tortue. La commande pour le faire est la suivante :

$ ros2 exécuter Turtlesim Turtleteleopkey -ros-args -remap Turtle1/cmdvel:=turtle2/cmdvel

Définissez le nom 'turtle2' en fonction de votre choix précédent.

Affichage avancé avec Rviz

Pour une visualisation plus avancée et 3D, utilisez rviz. Ce package simule tous les nœuds de votre conception.

$ ros2 exécuter rviz2 rviz2

Dans l'interface graphique, vous avez trois panneaux, avec la vue au centre. Vous pouvez créer des environnements à l'aide du panneau « Affichages ». Vous pouvez ajouter des murs, des forces de vent et d'autres propriétés physiques. C'est aussi là que vous ajoutez vos robots.

Sachez qu'avant d'en arriver là, vous devrez comprendre comment utiliser le format URDF. Le format URDF définit un robot, permettant de définir le corps, les bras, les jambes et surtout les zones de collision. Les zones de collision sont là pour que la simulation puisse décider si le robot est entré en collision.

Apprendre à créer un robot au format URDF est un gros projet, alors utilisez un code open source existant pour expérimenter avec les émulateurs.

Simuler la physique avec Gazebo

Dans Gazebo, vous pouvez simuler la physique de l'environnement entourant votre robot. Gazebo est un programme complémentaire qui fonctionne bien avec rviz. Avec Gazebo, vous pouvez voir ce qui se passe réellement ; avec rviz, vous gardez une trace de ce que le robot détecte. Lorsque votre logiciel détecte un mur qui n'est pas là, Gazebo affichera vide et rviz affichera où dans votre code le mur a été créé.

Conclusion

La simulation de votre robot et de ses environnements est nécessaire pour trouver les bugs et apporter les améliorations nécessaires au fonctionnement de votre robot avant de le mettre en liberté. Il s'agit d'un processus fastidieux qui se poursuit longtemps après que vous ayez commencé à tester le bot, à la fois dans des environnements contrôlés et dans la vie réelle. Avec une connaissance adéquate de l'infrastructure des systèmes internes de votre robot, vous pouvez comprendre ce que vous avez fait de bien et de mal. Apprenez rapidement à apprécier tous les défauts que vous trouvez, car ils peuvent rendre votre système plus robuste à long terme.