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File metadata and controls

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Raw

cugo_ros_control

_DSC0521

CuGoをROSで制御する際、ROS開発キットに付属するArduinoに対して制御指令を送り、エンコーダの読み取り結果を受け取るノードです。ROSTopicの/cmd_velをSubscribeし、/odomをPublishします。セットでArduinoドライバと同時に使用します。

Arduinoドライバのリポジトリはこちら： https://github.com/CuboRex-Development/cugo_ros_arduinodriver.git

Table of Contents

Features

cugo_ros_arduinodriverに対して、/cmd_velのベクトルを達成するためのロボットのL/Rの回転数を計算し指示を投げます。また、Arduinoからエンコーダのカウント数を受け取ることでロボットのオドメトリ座標を計算し、/odomを生成しPublishします。 Arduinoとの通信はUDP通信にて実現します。ロボット内のEdgeルータに対して、有線Ethernetケーブルまたは、WiFiに接続することでArduinoと通信することができます。Arduinoドライバで受付IPを指定し、そのIPに対してUDP信号を投げます。デフォルトでは、192.168.11.216に対して投げます。必要に応じて変更してください。

Requirement

  • OS: Ubuntu 20.04.4 LTS
  • ROS Distribution: ROS 2 Foxy Fitzroy

Installation

ROS 2環境がない場合はROS 2 Documentationを参照しROS 2をインストールしてください。

ROS 2のワークスペース内でgit cloneしたのち、colcon buildしてください。

$ cd ~/your/ros_workspace/ros2_ws/src
$ git clone https://github.com/CuboRex-Development/cugo_ros_control.git
$ cd ../..
$ colcon build --symlink-install
$ source ~/your/ros_workspace/ros2_ws/install/local_setup.bash

Usage

(推奨) ros2 launchを用いた起動方法

下記のコマンドで起動します。ros2 launchを用いて起動する際、いくつかのパラメータを指定することができます。詳細はParametersの項目を参照してください。

$ ros2 launch cugo_ros2_control cugo_ros2_control_launch.py

ros2 runを用いた起動方法

次のコマンドで起動します。

$ ros2 run cugo_ros2_control cugo_ros2_control

Topics and Parameters

Published Topics

Subscribed Topics

Parameters

  • ~ODOMETRY_DISPLAY (boolean, default: true)
    • オドメトリ表示の有無（trueで表示）
  • ~PARAMETERS_DISPLAY (boolean, default: false)
    • 設定したパラメータを起動時に表示（trueで表示）
  • ~TARGET_RPM_DISPLAY (boolean, default: true)
    • 目標RPM表示の有無（trueで表示）
  • ~SENT_PACKET_DISPLAY (boolean, default: false)
    • 送信パケットのデバッグ表示の有無（trueで表示)
  • ~RECV_PACKET_DISPLAY (boolean, default: true)
    • 受信パケットのデバッグ表示の有無（trueで表示）
  • ~READ_DATA_DISPLAY (boolean, default: true)
    • 受信パケットからデコードした数値の表示の有無（trueで表示）
  • ~abnormal_angular_acc_limit (float, default: 100.0*math.pi)
    • マイコンリセット等によって生じる不正な移動を検知するための角加速度上限値
    • デフォルト値は0.1秒間にπ/6[rad]回転する場合の角加速度10.0 * π / 4 (= 7.85) [rad/s^2]
    • 不正と判定した場合はオドメトリに加算しない
  • ~abnormal_translation_acc_limit (float, default: 10.0)
    • マイコンリセット等によって生じる不正な移動を検知するための並進加速度上限値
    • デフォルト値は0.1秒間に1m移動する場合の並進加速度10[m/s^2]
    • 不正と判定した場合はオドメトリに加算しない
  • ~arduino_addr (string, default: 192.168.11.216)
    • Arduinoドライバの通信受付IPアドレス
  • ~arduino_port (int, default: 8888)
    • Arduinoドライバの通信受付ポート番号
  • ~encoder_max (int, default: 2147483647)
    • エンコーダ最大カウント
    • マイコン側のカウンタがオーバーフローする値を設定
  • ~encoder_resolution (int, default: 2048)
    • エンコーダ分解能
  • ~odom_child_frame_id (string, default: base_link)
    • オドメトリ子フレームID
  • ~odom_frame_id (string, default: odom)
    • オドメトリフレームID
  • ~reduction_ratio (float, default: 1.0)
    • 減速比
  • ~source_port (int, default: 8888)
    • ROSノードの通信受付ポート番号
  • ~timeout (float, default: 0.05)
    • 通信タイムアウトまでの時間[sec]
  • ~tread (float, default: 0.380)
    • トレッド幅[m]
  • ~wheel_radius_l (float, default: 0.03858)
    • 左タイヤ半径[m]
  • ~wheel_radius_r (float, default: 0.03858)
    • 右タイヤ半径[m]

上記のパラメータはlaunchファイルで設定されています。

UDP Protocol

CuGo-ROS-ArduinoDriverと、ヘッダ8バイト・ボディ64バイトの合計72バイトから構成されるデータを通信しています。 ボディデータに格納されるデータの一覧は以下の通りになります。 なお、扱うデータは今後拡張する予定です。

Arduinoドライバへの送信データ

Data Name Data Type Data Size(byte) Start Address in PacketBody Data Abstract
TARGET_RPM_L float 4 0 RPM指令値(左モータ)
TARGET_RPM_R float 4 4 RPM指令値(右モータ)

Arduinoドライバからの受信データ

Data Name Data Type Data Size(byte) Start Address in PacketBody Data Abstract
RECV_ENCODER_L float 4 0 左エンコーダのカウント数
RECV_ENCODER_R float 4 4 右エンコーダのカウント数

Note

クローラ走行の振動が非常に大きいので、RJ45端子のEthernetケーブルでの通信 / WiFi接続による通信をお勧めします。 シリアル通信ものちに対応予定です。

Simulation

Install External Packages

シミュレーションにはROS Gazeboパッケージを使用するため、Gazeboを始めとしていくつかの外部パッケージが必要です。 以下のコマンドを1行ずつ実行することで、依存パッケージをインストールします。

$ cd ~/your/ros_workspace/ros2_ws/src/cugo_ros2_control/install
$ sudo chmod 755 install_simulation_dependencies.sh
$ ./install_simulation_dependencies.sh
$ source ~/your/ros_workspace/ros2_ws/install/local_setup.bash
$ source set_env.sh

Launch Simulation World

Gazebo環境は2種類用意しています。次のコマンドのいずれかを使用することで、Gazebo環境が起動します。

# （推奨）TurtleBot3 World
$ ros2 launch cugo_ros2_control sim_world.launch.py

# Empty World
$ ros2 launch cugo_ros2_control empty_world.launch.py

Run Navigation Node

新しくターミナルを開き、以下のコマンドでNavigation2ノードを実行することで、ナビゲーションのシミュレーションを行うことができます。

$ ros2 launch cugo_ros2_control simulation_nav2.launch.py

License

このプロジェクトはApache License 2.0のもと、公開されています。詳細はLICENSEをご覧ください。