Gazebo что это за программа

Содержание

Revolute Joint

Gazebo — это симулятор механических систем, и прежде всего роботов. Он позволяет учесть не только геометрию модели, но также и её динамику. Это бесплатная программа с открытым исходным кодом. Gazebo не является частью ROS, но глубоко интегрирован с этой системой, и обычно входит в full desctop версию. Когда-нибудь я напишу об этой программе подробнее, пока же достаточно знать, что она есть.

Поскольку Gazebo учитывает динамику, модель робота должна быть дополнена соответствующими физическими параметрами. Кроме того, инерционные эффекты приведут к отклонению реального движения робота от желаемого. Следовательно, в модель должна быть включена система управления, которая эти отклонения скомпенсирует. Данный пример был подготовлен на основе следующего руководства.

Для начала, создадим новую ноду scara_control со всеми необходимыми зависимостями.

cd ~/my_ros_ws
catkin_create_pkg scara_control controller_manager joint_state_controller robot_state_publisher
cd scara_control
mkdir config launch urdf

Ros Gazebo Rviz Visualization and modeling the robot

Здесь robot_state_publisher публикует текущее состояние (координаты) робота, joint_state_controller осуществляет управление положением звеньев, а controller_manager предоставляет интерфейс для взаимодействия с компонентами робота в реальном времени.

Скопируем в папку scara_control/urdf описание модели, которое было сделано в одном из предыдущих постов, и внесём в него ряд дополнений и изменений. Прежде всего, необходимо «прикрепить» робота к земле

Кроме того, в прошлой модели система координат звена base_link находилась в его центре масс, в результате, звено было наполовину погружено в землю. Теперь его нужно «приподнять», иначе модель будет «скакать» из-за попыток симулятора вытолкнуть начальное звено из земли. Сделать это можно за счёт добавления тега

в описание звена base_link, и соответствующего изменения смещения в сочленении base_to_link1

С исправлением ошибок покончено, перейдём к дополнению модели. Для каждого физически реального звена необходимо включить информацию о коллизии и инерции. Например, для второго звена результат будет следующим:

Блок . содержит физические параметры звена, в частности, массу и элементы матрицы инерции. Я поставил везде единицы, хотя, конечно, здесь должны быть значения, зависящие от материала и формы. Что касается суставов, добавим для каждого из них значение

Это необходимо для того, чтобы колебания не продолжались бесконечно даже при отсутствии системы управления. Для осуществления движения нам необходимо добавить двигатели в соответствующие суставы. Сделать это можно с помощью блоков.

Для каждой системы передачи мы определяем тип (здесь используется SimpleTransmission), характер управления (EffortJointInterface — на основе усили), соответствующее сочленение и передаточное число. Наконец, необходимо подключить плагин для связи ROS и Gazebo:

Кто и зачем устраняет лидеров боевиков?

Первая строка здесь задаёт пространство имён, joint_state_controller публикует данные о состоянии робота (с частотой 50 раз в секунду), а jointN_position_controller выставляет нужную позицию в соответствующем сочленении. Управление происходит на основе ПИД-регулятора, параметры которого здесь определены.

Далее, перейдём в scara_control/launch и создадим файл scara_control.launch для подключения системы управления к нашей модели. Данный файл будет загружать конфигурацию системы управления, описанную в yaml-файле, саму систему управления, а также ноду для публикации состояния робота. Кроме того, он преобразует пространство имён в /scara.

node name=»controller_spawner» pkg=»controller_manager»
type=»spawner» respawn=»false» output=»screen» ns=»/scara»
args=»joint1_position_controller joint2_position_controller joint3_position_controller joint_state_controller»/>

Для запуска Gazebo с созданной моделью используем ещё один launch-файл, назовём его scara_world.launch. Содержимое файла я позаимствовал из пакета gazebo_ros_demos. Единственный блок, который нуждался в изменении, это передача URDF модели серверу параметров ROS.

Осталось сделать сборку ноды, и можно проверить, что получилось. Для этого запустим Gazebo и систему управления с помощью комманд

roslaunch scara_control scara_world.launch
roslaunch scara_control scara_control.launch

В результате, должно появиться следующее окно

Для задания какого-либо угла можно послать соответствующую команду на топик /scara/jointN_position_control/command прямо из консоли. Однако, удобнее работать через графическое окно. Запустим rqt_gui:

Источник: revolutejoint.blogspot.com

roboforum.ru

Player/Stage/Gazebo — общие вопросы и концепция

Обсуждаем рождающиеся мысли и результаты экспериментов.
Сообщений: 9 • Страница 1 из 1

Player/Stage/Gazebo — общие вопросы и концепция

=DeaD= » 18 окт 2008, 17:56

Буду здесь описывать чего удалось выяснить про этот инструментарий моделирования и разработки роботов.

Условия использования — Проект полностью открытый и бесплатный (в т.ч. для коммерческого использования).

Совместимость — Player/Stage работает почти на всём, кроме Windows (Linux, Solaris, BSD, Mac OS X), порт на винду только в планах.

PS: На русском никакой подробной информации по проекту не нашел.

Проект [[Open Robotics]] — Универсальные модули для построения роботов

Re: Player/Stage

avr123.nm.ru » 18 окт 2008, 17:59

The Player Project creates Free Software that enables research in robot and sensor systems. The Player robot server is probably the most widely used robot control interface in the world. Its simulation backends, Stage and Gazebo, are also very widely used.

Сайт
ICQ

Re: Player/Stage

=DeaD= » 18 окт 2008, 18:01

2 avr123: Скорость с которой вы успеваете засовывать во все темы всеразличные ссылки просто феноменальна. Я не успеваю привести в порядок тему, как вы уже засовываете в неё линки.

Проект [[Open Robotics]] — Универсальные модули для построения роботов

Сайт
ICQ

Re: Player/Stage

=DeaD= » 18 окт 2008, 18:14

Общее устройство программного пакета — инструментарий состоит из 3 основных компонент:
* Player — компонента в которую завёрнута всё взаимодействие с железом робота;
* Stage — 2D-симулятор для роботов на основе растровой карты;
* Gazebo — 3D-симулятор для роботов;

Соответственно мы пишем программу, которая по TCP/IP соединяется с одной из этих компонент и либо мы управляем реальным роботом (Player), либо моделью робота в 2D-симуляторе (Stage), либо моделью робота в 3D-симуляторе (Gazebo).

Проект [[Open Robotics]] — Универсальные модули для построения роботов

Сайт
ICQ

Re: Player/Stage

=DeaD= » 18 окт 2008, 20:56

Архитектура модуля «Player» — я тут перевёл иллюстрацию.

Добавлено спустя 37 минут 59 секунд:
Одним из ключевых элементов модуля «Player» является «устройство» (Device), — это некий интерфейс для взаимодействия с конкретным типом устройств.
Интерфейс этот близок к файлу по методам — его нужно так же открывать для использования, закрывать после использования, можно настраивать параметры доступа и писать в него и читать из него. Для множества однотипных устройств используется индекс для доступа к соответствующему экземпляру.

ВАЖНО! В этом инструментарии не реализована какая либо защита от одновременного использования одного устройства несколькими клиентскими приложениями. Как утверждают разработчики — это сделано для того чтобы можно было проводить интересные эксперименты по кооперативному управлению

Добавлено спустя 5 минут 49 секунд:
Всё взаимодействие с устройствами делится на 2 типа — синхронное и асинхронное. Считается что подавляющее большинство информации должно проходить в асинхронном режиме. В асинхронном режиме поток от управляющей программы к роботу называется командами (Command), поток информации от робота к управляющей программе данными (Data). В синхронном режиме запросы которые отправляются к роботу от управляющей программы и на которые мы получаем обратно ответы называются конфигурированием (Configuration). Видимо они специально так обозначили, чтобы люди основной обмен старались не реализовывать в синхронном режиме (представляете — я постоянно конфигурирую датчики расстояний ))

Добавлено спустя 1 минуту 26 секунд:
Соответственно для каждого типа устройств есть объявленный «интерфейс» и есть «драйверы» которые его реализуют. Клиентская программа ничего не должна знать о драйверах и должна пользоваться только объявленным «интерфейсом». Что собственно, очевидно .

Проект [[Open Robotics]] — Универсальные модули для построения роботов

Сайт
ICQ

Re: Player/Stage

=DeaD= » 19 окт 2008, 01:11

Пример конфигурационного файла описывающего робота для модуля Player:

Sample.cfg писал(а): # The file configures Player to control a Pioneer 2-DX equipped
# with a gripper and a Sony pan-tilt-zoom camera.
position:0 ( driver «p2os_position» port «/dev/ttyS0»)
sonar:0 ( driver «p2os_sonar» port «/dev/ttyS0»)
gripper:0 ( driver «p2os_gripper» port «/dev/ttyS0»)
ptz:0 ( driver «sonyevid30» )

position — идентификатор интерфейса
0 — индекс устройства под указанным интерфейсом;
p2os_position — идентификатор драйвера устройства;
port «/dev/ttyS0» — параметр драйвера (параметры всегда идут парами «название параметра» и «значение параметра»).

byte/char — длина 1 байт
short — 2 байта*
int — 4 байта*

Для обозначения момента времени (timestamp) будет использоваться 2-компоненты типа int, первая из которых будет означать время прошедшее с 00:00:00 1 января 1970 года, а вторая — количество микросекунд с начала последней секунды.

Добавлено спустя 8 минут 23 секунды:
Re: Общие вопросы и концепция Player/Stage/Gazebo
После подключения Player выдаёт в TCP/IP строку из 32 символов с указанием своей версии и режима работы (если получилось меньше 32 символов, то оставшиеся позиции он забивает символом #0). Далее весь обмен идёт в специальным образом оформленных сообщениях.

Сообщение состоит из заголовка и тела сообщения.

STX — short — идентификатор начала сообщения, всегда число 0x5878
type — short — идентификатор типа сообщения
device — short — идентификатор интерфейса устройства
index — short — идентификатор экземпляра устройства с этим интерфейсом
t_sec — int — Первая часть timestamp которую ставит сервер Player при отправке сообщения
t_usec — int — Вторая часть timestamp которую ставит сервер Player при отправке сообщения
ts_sec — int — Первая часть timestamp полученной от устройства которую ставит сервер Player при отправке сообщения типа «данные»*
ts_usec — int — Первая часть timestamp полученной от устройства которую ставит сервер Player при отправке сообщения типа «данные»*
reserved — int — зарезервировано для будущего использования
size — int — объем в байтах следующих данных, не включая 32 байта заголовка

0x0001 — сообщение с данными
0x0002 — сообщение с командой
0x0003 — сообщение с запросом
0x0004 — сообщение с ответом на запрос
0x0005 — сообщение синхронизации
0x0006 — сообщение с информацией об ошибке при попытке выполнить запрос (например, невозможно корректно интерпретировать команду или выполнить);
0x0007 — сообщение с информацией о невозможности отправить устройству запрос (например, переполнена очередь запросов);

Re: Player/Stage/Gazebo — общие вопросы и концепция

=DeaD= » 19 окт 2008, 10:50

Каждое устройство может быть открыто клиенсткой программой в нужном режиме, после чего с ним можно работать.

Ко всем устройствам есть уровни доступа — Read (будем с них получать данные), Write (сможем писать в них команды), All (Read+Write), Close (закрываем устройство и не будем больше из него читать), Error (это нам могут вернуть, если не смогли получить доступ какой надо);

Изначально для любой клиентской программы открыто только 1 устройство — 0x0001 — сам сервер «Player».
Это устройство позволяет открыватьзакрывать другие устройства, настраивать параметры обмена сервера с клиентом и т.п.

сервер Player работает только в режиме обработки запросов (синхронный режим вопрос-ответ).

Часто в запросах будет упоминаться идентификатор устройства, который состоит из пары параметров «идентификатор интерфейса» + «индекс устройства под этим интерфейсом» (на самом деле там есть еще 3-й служебный параметр но нам он не нужен). Мы его будем обозначать player_device_id_t.

Допустимые запросы к серверу:

1. Get Device List — возвращает список устройств, зарегистрированных в Player’е (количество устройств и их список в виде элементов device_id_t);
2. Get Driver Name — возвращает по идентификатору устройства строку с названием драйвера;
3. Request Device Access — возвращает, какой удалось получить доступ к устройству по запросу (может в том числе вернуть не тот уровень доступа, который просили или даже «error», в этом случае к устройству обращаться не следует — всё равно работает не так, как положено), этот же запрос используют, чтобы закрыть устройство;
4. Request Data — если мы выбрали режим доставки данных клиенту «PULL», тогда пакет информации со всех устройств будет направлен нам только после такого запроса.
5. Change Data Delivery Mode — может быть одно из PUSHPULL_ALLNEW — т.е. сервер шлёт данные постоянно или по запросу — все или только новые (по умолчанию PUSH_NEW).
6. Change Data Delivery Frequency — частота высылки данных в режиме PUSH в герцах (по умолчанию 10Гц);
7. Authentication — очень простая и ненадежная функция защиты от несанкционированного доступа. Передаёт ключ по сети открытым текстом.

Проект [[Open Robotics]] — Универсальные модули для построения роботов

Сайт
ICQ

Re: Player/Stage/Gazebo — общие вопросы и концепция

=DeaD= » 19 окт 2008, 20:33

Добавлено спустя 24 минуты 9 секунд:
По ходу оказывается это я из старого мануала всё читаю от 2004 года сейчас посмотрю что поменялось за 4 года.

Проект [[Open Robotics]] — Универсальные модули для построения роботов

Сайт
ICQ

Re: Player/Stage/Gazebo — общие вопросы и концепция

=DeaD= » 20 окт 2008, 08:50

Да, в свежей версии много чего приведено в порядок, например aio/dio уже позволяют выдавать значения правда не понял пока как точно (в смысле можно ли в одном устройстве вводить и выводить на одни и те же линии или они должны быть явно разделены), документация видимо только автоматом сгенерированная из исходников.

Интерфейсы для перемещения в пространстве position1d, position2d, position3d, в которые уже какой-то функционал от PID встроен.

Для манипулятора есть интерфейс limb, для захвата интерфейс gripper.

Интерфейс системы локализации так и остался вроде — localize.

Для всех дальномерных сенсоров сделали унифицированный интерфейс ranger.

Кстати даже есть интерфейс для маяков, называется fiducial (fiducial mark переводится, как «координатная метка»):)

Проект [[Open Robotics]] — Универсальные модули для построения роботов

Сайт
ICQ

Источник: roboforum.ru

Как спланировать простого робота с помощью Linux 4 мин для чтения

Favorite

Добавить в избранное

Главное меню » Как спланировать простого робота с помощью Linux

27 декабря 2020

Как спланировать простого робота с помощью Linux

П осле того, как вы установили ROS, вы можете создать робота. Хороший способ добиться успеха в этом проекте – это спланировать то, чем вы хотите заниматься. В этом случае на помощь приходит ROS. С помощью ROS вы можете настроить то, что вы создали, и визуализировать все это. При работе с роботами вам может понадобиться рассмотреть множество сценариев.

Робот должен взаимодействовать с окружающей средой, например избегать дивана и возвращаться из кухни. У робота также должны быть руки и ноги, если этого требуют ваши потребности. Вы можете смоделировать все это с помощью ROS, а что касается кодирования, вы также можете смоделировать внутреннее устройство вашей системы.

Как построить робота ROS?

Чтобы система работала хорошо, а вы могли следить за тем, что устройство будет делать в определенных ситуациях, вам нужны стандартные определения для каждой части. В ROS этими компонентами являются узлы, службы и темы . Короче говоря, вы создаете по одному узлу для каждой основной потребности.

Эмуляция навигации с turtlesim

Начиная работать с ROS, вы, вероятно, купите робота, который ходит или катается по вашему дому. Для этого робот должен иметь обзор области, в которой он перемещается. Для этого вы можете использовать приложение, похожее на карту, чтобы проверить поведение вашего робота. Разработчики Turtlebot придумали приложение под названием turtlesim, которое может сделать это за вас.

Как и во всех других частях ROS2, вы можете запустить эти инструменты с помощью подкоманды из командной строки. Затем у вас есть действия для различных функций. Первая часть – запустить окно, в котором вы можете увидеть симуляцию, и это называется узлом.

$ ros2 run turtlesim turtlesimnode
Читать Как установить и включить Snap в CentOS 8

Появится окно с черепахой в центре. Чтобы управлять черепахой с помощью клавиатуры, вы должны запустить вторую команду, которая остается открытой, и продолжайте нажимать определенные клавиши. Это второй узел, который общается с первым.

$ ros2 run turtlesim turtleteleopkey

Теперь вы можете перемещать черепаху и смотреть, как она движется. Вы также можете получить ошибки, такие как удар об стену. Эти ошибки отображаются в терминале, на котором запущен turtlesimnode. Это простейшее использование модуля моделирования.

Вы также можете запускать заданные формы, квадрат и добавлять больше черепах. Чтобы добавить больше черепах, вы можете использовать команду rqt.

Определите службы с помощью rqt

Программа rqt предоставляет услуги по моделированию. Q означает Qt, который предназначен для обработки интерфейса. В этом примере вы создаете новую черепаху.

Интерфейс rqt – это длинный список сервисов для симуляции, которую вы запускаете. Чтобы создать новую черепаху, выберите раскрывающееся меню «spawn», дайте черепахе новое имя и нажмите «call». Вы сразу увидите новую черепаху рядом с первой. Если вы нажмете на раскрывающееся меню «возрождение», вы также увидите новую группу записей, связанных с недавно появившейся черепахой.

Вы также можете переназначить команды для запуска новой черепахи. Команда для этого следующая:

$ ros2 run turtlesim turtleteleopkey –ros-args –remap turtle1/cmdvel:=turtle2/cmdvel

Задайте имя turtle2 в соответствии с вашим ранее выбранным именем.

Расширенный просмотр с Rviz

Для более продвинутого просмотра и просмотра 3D используйте rviz. Этот пакет моделирует все узлы вашего дизайна.

$ ros2 run rviz2 rviz2

В графическом интерфейсе у вас есть три панели с обзором в центре. Вы можете создавать среды, используя панель «Дисплеи». Вы можете добавить стены, силы ветра и другие физические свойства. Сюда же вы добавляете свои robots.

Имейте в виду, что прежде чем вы дойдете до этого момента, вам нужно будет понять, как использовать формат URDF . Формат URDF определяет робота, позволяя вам установить тело, руки, ноги и, прежде всего, зоны столкновения. Зоны столкновения существуют, поэтому симуляция может решить, столкнулся ли робот.

Читать Где и как хранятся пароли в Linux?

Изучение создания робота в формате URDF – это большой проект, поэтому используйте существующий код с открытым исходным кодом, чтобы поэкспериментировать с эмуляторами.

Имитация физики с помощью беседки

В беседке вы можете моделировать физику среды, окружающей вашего робота. Gazebo – это дополнительная программа, которая хорошо работает вместе с rviz. С помощью Gazebo вы можете видеть, что на самом деле происходит; с помощью rviz вы отслеживаете, что обнаруживает робот. Когда ваше программное обеспечение обнаруживает стену, которой нет, Gazebo покажет пустую, а rviz покажет, где в вашем коде была создана стена.

Заключение

Имитация вашего робота и окружающей его среды необходима для поиска ошибок и обеспечения необходимых улучшений в работе вашего робота, прежде чем вы отправите его в дикую природу. Это утомительный процесс, который продолжается еще долго после того, как вы начнете тестировать бота, как в контролируемой среде, так и в реальной жизни. Обладая достаточным знанием инфраструктуры внутренних систем вашего робота, вы сможете понять, что вы сделали правильно и неправильно. Научитесь быстро ценить все обнаруженные вами ошибки, поскольку они могут сделать вашу систему более надежной в долгосрочной перспективе.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник: andreyex.ru