ROS中階筆記（三）：機器人仿真—ArbotiX+rviz功能仿真

ROS中階筆記（三）：機器人仿真—ArbotiX+rviz功能仿真

目錄

• 01 機器人URDF模型優化—xacro模型文件
  • 1.1 xacro模型文件
  • 1.2 xacro使用方法
  • 1.3 模型顯示
• 02 ArbotiX+rviz功能仿真
  • 2.1 Arboti簡介
  • 2.2 安裝Arbotix
  • 2.3 配置ArbotiX控制器
  • 2.4 ArbotiX+rviz—導航仿真示例
• 03 問題解決
  • 3.1 問題一：ImportError: No module named arbotix_msgs.msg
• 04 參考資料

01 機器人URDF模型優化—xacro模型文件

1.1 xacro模型文件

URDF模型的進化版本—xacro模型文件

xacro裏面的模型仍然是urdf模型，可是從整個模型的管理上發生了很大的變化

• 精簡模型代碼
  一、建立宏定義
  二、文件包含
• 提供可編程接口
  一、常量
  二、變量
  三、數學計算
  四、條件語句

1.2 xacro使用方法

1.常量定義

<xacro:property name="M_PI" value="3.14159"/>

2.常量使用

<origin xyz="0 0 0" rpy="${M_PI/2} 0 0"/>

3.數學計算

注意：全部數學運算都會轉換成浮點數進行，以保證運算精度

<origin xyz="0 ${(motor_length+wheel_length)/2} 0" rpy="0 0 0"/>

4.宏定義

<xacro:macro name="name" params="A B C">
   ......                                      # ······填寫具體模型定義（相似函數內容）
</xacro:macro>

5.宏調用

<name A="A_value" B="B_value" C="C_value" />

6.文件包含

<xacro:include filename="$(find mbot_descripiton)/urdf/xacro/mbot_base.xacro" />

1.3 模型顯示

~/catkin_ws/src/mbot_description/urdf/xacro 下 mbot_base.xacro文件不能單獨運行，還須要實現一個上層文件mbot.xacro來實現；

方法一： 將xacro文件轉化成URDF文件後顯示 （不經常使用）

在~/catkin_ws/src/mbot_description/urdf/xacro 下，運行下面命令：

$ rosrun xacro xacro.py mbot.xacro>mbot.urdf

# 出現警告忽略，看到生成mbot.urdf文件

方法二：直接調用xacro文件解析器，解析成機器人模型 （經常使用）

在~/catkin_ws/src/mbot_description/launch/xacro下 能夠看到display_mbot_base_xacro.launch文件

<arg name="model" default="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find mbot_description)/urdf/xacro/mbot.xacro'" />
	<arg name="gui" default="true" />

	<param name="robot_description" command="$(arg model)" />

$ roslaunch mbot_description display_mbot_base_xacro.launch

02 ArbotiX+rviz功能仿真

參見：http://wiki.ros.org/arbotix

2.1 Arboti簡介

• ArbotiX是一款控制電機、舵機的硬件控制板；
• 提供了相應的ROS功能包；
• 提供了一個差速控制器，經過接收速度控制指令，更新機器人的里程計狀態。

2.2 安裝Arbotix

arbotix_ros文件放在catkin_ws/src/文件夾下：

$ cd ~/catkin_ws/src
$ git clone https://github.com/vanadiumlabs/arbotix_ros.git  #放在catkin_ws/src/文件夾下
$ cd ~/catkin_ws 

# 下面兩種方法編譯
$ catkin_make                # 編譯arbotix_ros
$ catkin_make -DCATKIN_WHITELIST_PACKAGES="arbotix_ros"

注意：arbotix_ros中的python文件須要添加可執行權限；

python文件添加可執行權限，鼠標右鍵—屬性—權限—執行：√容許做爲程序執行文件（E）；

2.3 配置ArbotiX控制器

第一步：配置launch文件

~/catkin_ws/src/mbot_description/launch/xacro/下arbotix_mbot_with_camera_xacro.launch

能夠看出它其實跟以前的launch文件是差很少的，只是多了一個啓動 arbotix_python 節點的命令，這個文件在以前下的啓動 arbotix_ros中能夠找到，若是這裏節點啓動失敗能夠找到該文件，右鍵屬性查看可執行權限，python文件須要添加可執行權限才能運行。

<launch>
	<arg name="model" default="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find mbot_description)/urdf/xacro/mbot_with_camera.xacro'" />
	<arg name="gui" default="false" />

	<param name="robot_description" command="$(arg model)" />

    <!-- 設置GUI參數，顯示關節控制插件 -->
	<param name="use_gui" value="$(arg gui)"/>

      <!-- 啓動 arbotix_python 節點-->
	<node name="arbotix" pkg="arbotix_python" type="arbotix_driver" output="screen">
	         <!-- 加載控制器參數-->
        <rosparam file="$(find mbot_description)/config/fake_mbot_arbotix.yaml" command="load" />
        <param name="sim" value="true"/>
    </node>

    <!-- 運行joint_state_publisher節點，發佈機器人的關節狀態  -->
	<node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" />

	<!-- 運行robot_state_publisher節點，發佈tf  -->
	<node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" />

    <!-- 運行rviz可視化界面 -->
	<node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(find mbot_description)/config/mbot_arbotix.rviz" required="true" />

</launch>

第二步：建立配置文件

~/catkin_ws/src/mbot_description/config/下fake_mbot_arbotix.yaml

這是一個參數配置文件，定義了一個controller。包括了控制器類型、控制的車體座標系、輪子的間距、控制頻率、PID以及加速度等參數

controllers: {
   base_controller: {
       type: diff_controller, 
       base_frame_id: base_footprint, 
       base_width: 0.26, 
       ticks_meter: 4100, 
       Kp: 12, 
       Kd: 12, 
       Ki: 0, 
       Ko: 50, 
       accel_limit: 1.0 
    }
}

第三步：啓動仿真器

$ roslaunch mbot_description arbotix_mbot_with_camera_xacro.launch

第四步：啓動鍵盤控制（再開一個新終端）

$ roslaunch mbot_teleop mbot_teleop.launch

# i小車向前，  u轉向···

odom里程計座標系，是一個全局座標系；經過里程計記錄機器人當前的運動位姿

2.4 ArbotiX+rviz—導航仿真示例

參考：《ROS by example》

1.安裝一下turtlebot，輸入下列安裝命令：

$ sudo apt-get install ros-kinetic-turtlebot-*

2.安裝arbotix模擬器：

$ sudo apt-get install ros-kinetic-arbotix-*

這裏沒有執行上面的rviz的安裝是由於在安裝ROS的時候默認已經安裝好了，不須要重複安裝。

3.安裝ROS by example書配套的代碼包rbx1

cd ~/catkin_ws/src
 
git clone https://github.com/pirobot/rbx1.git
 
cd ..
 
catkin_make

4.分別在三個終端運行如下代碼：

$ roslaunch rbx1_bringup fake_turtlebot.launch 
$ roslaunch rbx1_nav fake_amcl.launch map:=test_map.yaml
$ rosrun rviz rviz -d `rospack find rbx1_nav`/nav.rviz

運行結果：點擊rviz畫面中的2D Nav Goal ，以後隨便標記地圖中的一點，小車能夠根據路徑規劃進行導航，到達目的地。

03 問題解決

3.1 問題一：ImportError: No module named arbotix_msgs.msg

2.3 配置ArbotiX控制器中

第三步：啓動仿真器

$ roslaunch mbot_description arbotix_mbot_with_camera_xacro.launch

這裏在開啓上一個launch文件的時候出現了一個問題：缺乏依賴項

ImportError: No module named arbotix_msgs.msg

解決方法：

不要 sudo apt-get安裝，把源碼包下載下來，編譯；

順便刷新下空間

$ source ～/catkin_ws/devel/setup.bash

04 參考資料

ROS xacro使用方法： http://wiki.ros.org/xacro

古月居：https://www.guyuehome.com/237

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