• 02---控制移动底座5


    在大多数时间都是依靠ROS节点来发布恰当的Twist消息。举个简单的例子,假设我们想编程使机器人向前移动1m,旋转180度,然后返回开始的位置。我们会尝试用不同的方法来完成这个任务,这些方法很好地表现了ROS不同层次的运动控制

    1、通过定时和定速估计距离和角度

    我们第一个尝试是用定时的Twist命令去让机器人花一定时间向前移动一定的距离,旋转180度后,然后以相同的速度进行相同时长的向前移动,不出意外的话它会回到开始的位置。最后我们会让机器人旋转180度回到最初的方向。

    这段脚本可以在子目录rbx1_nav/nodes下的timed_out_and_back.py中找到。

    2、在ArbotiX模拟器上进行计时前进并返回运动

    为了保证模拟的TurtleBot回到开始的位置,按下“Ctrl-C”让模拟的TurtleBot中正在运行的启动文件停止运行,然后用以下命令让它重新运行:

    roslaunch rbx1_bringup fake_turtlebot.launch

    如果你愿意的话,可以用对应Pi Robot或者你自己的机器人的文件替换掉fake_turtlebot.launch,这不会使结果有差别。

    如果RViz并不是正在运行,那么就让它开始运行:

    rosrun rviz rviz -d `rospack find rbx1_nav`/sim.rviz

    或者按下Reset按钮删除掉在上一部分留下的Odometry箭头。

    最后运行timed_out_and_back.py节点:

    rosrun rbx1_nav timed_out_and_back.py

    3、计时前进并返回运动的脚本

    以下是计时前进并返回节点的完整脚本。

    #!/usr/bin/env python
    
    import rospy
    from geometry_msgs.msg import Twist
    from math import pi
    
    class OutAndBack():
        def __init__(self):
            # Give the node a name
            rospy.init_node('out_and_back', anonymous=False)
    
            # Set rospy to execute a shutdown function when exiting       
            rospy.on_shutdown(self.shutdown)
            
            # Publisher to control the robot's speed
            self.cmd_vel = rospy.Publisher('/cmd_vel', Twist, queue_size=1)
            
            # How fast will we update the robot's movement?
            rate = 50
            
            # Set the equivalent ROS rate variable
            r = rospy.Rate(rate)
            
            # Set the forward linear speed to 0.2 meters per second 
            linear_speed = 0.2
            
            # Set the travel distance to 1.0 meters
            goal_distance = 1.0
            
            # How long should it take us to get there?
            linear_duration = goal_distance / linear_speed
            
            # Set the rotation speed to 1.0 radians per second
            angular_speed = 1.0
            
            # Set the rotation angle to Pi radians (180 degrees)
            goal_angle = pi
            
            # How long should it take to rotate?
            angular_duration = goal_angle / angular_speed
         
            # Loop through the two legs of the trip  
            for i in range(2):
                # Initialize the movement command
                move_cmd = Twist()
                
                # Set the forward speed
                move_cmd.linear.x = linear_speed
                
                # Move forward for a time to go the desired distance
                ticks = int(linear_duration * rate)
                
                for t in range(ticks):
                    self.cmd_vel.publish(move_cmd)
                    r.sleep()
                
                # Stop the robot before the rotation
                move_cmd = Twist()
                self.cmd_vel.publish(move_cmd)
                rospy.sleep(1)
                
                # Now rotate left roughly 180 degrees  
                
                # Set the angular speed
                move_cmd.angular.z = angular_speed
    
                # Rotate for a time to go 180 degrees
                ticks = int(goal_angle * rate)
                
                for t in range(ticks):           
                    self.cmd_vel.publish(move_cmd)
                    r.sleep()
                    
                # Stop the robot before the next leg
                move_cmd = Twist()
                self.cmd_vel.publish(move_cmd)
                rospy.sleep(1)    
                
            # Stop the robot
            self.cmd_vel.publish(Twist())
            
        def shutdown(self):
            # Always stop the robot when shutting down the node.
            rospy.loginfo("Stopping the robot...")
            self.cmd_vel.publish(Twist())
            rospy.sleep(1)
     
    if __name__ == '__main__':
        try:
            OutAndBack()
        except:
            rospy.loginfo("Out-and-Back node terminated.")
    View Code

    #!/usr/bin/env python

    import rospy

    如果阅读了ROS Beginner Tutorials in Python,你会知道所有ROS节点都是以这两句开头。第一行确保了这个脚本会被看作Python程序脚本,而第二行引用ROS的核心Python库。

    from geometry_msgs.msg import Twist

    from math import pi

    这里我们引用了其他一些我们在脚本中需要用到的组件,在当前的例子中,我们需要用到ROS的geometry_msgs包中的Twist消息类型,和Python的math模块中的常数pi。请注意一个常见的引用错误,即忘记在你的包中的package.xml文件中写上必要的ROS<run_depend>。在当前的例子中,我们的package.xml文件必须要有这行才能正确从geometry_msgs.msg中引用Twist:

    <run_depend>geometry_msgs</run_depend>

    class OutAndBack():

      def __init__(self):

    这里ROS节点主要部分的开头把它自己定义成了一个Python类,并加上一行标准的类初始化

    #Give the node a name

    rospy.init_node('out_and_back',anonymous=False)

    #set rospy to execute a shutdown function when exiting

    rospy.on_shutdown(self.shutdown)

    每个ROS节点都被要求调用rospy.init_node(),我们也可以设置一个回调函数on_shutdown(),这样我们就可以在脚本结束的时候,比如用户按下ctrl-C的时候,进行必要的清理操作。对于一个移动机器人,最重要的清理操作就是让机器人停下来。我们可以在后面的脚本中看如何做到这点

    #Publisher to control the robot's speed
    self.cmd_vel = rospy.Publisher('/cmd_vel',Twist)
    #How fast will we update the robot's movement?
    rate=50
    #set the equivalent ROS rate variable
    r=rospy.Rate(rate)

    这里定义了我们用来发布Twist命令给/cmd_vel话题的ROS发布者。还设定了以每秒50次的频率来更新机器人的运动

    #Set the forward linear speed to 0.2 meters per second
    linear_speed=0.2
    #Set the travel distance to 1.0 meters
    goal_distance=1.0
    #How long should it take us to get there?
    linear_duration=linear_distance/linear_speed

    以相对安全的0.2米/秒的速度初始化前进速度,并把目标距离设定为1.0米,接着计算运动需要多长时间。

    # Set the rotation speed to 1.0 radians per second
    angular_speed=1.0
    #Ser the rotation angle to Pi radians(180 degrees)
    goal_angle=pi
    #How long should it take to rotate?
    angular_duration=angular_distance/angular_speed

    设定旋转速度为1.0弧度/秒,目标角度为180度或Pi弧度。

    #Loop through the two legs of the trip
    for i in range(2):
        #Initialize the movement command
        move_cmd=Twist()
        #Set the forward speed
        move_cmd.linear.x=linear_speed
        #Move forward for a time to go the desired distance
        ticks=int(linear_duration *rate)
        for t in range(ticks)
            self.cmd_vel.publish(move_cmd)
            r.sleep()

    正是这里的循环使机器人运动起来,每循环一次就运动一段。因为一些机器人要求不断发布Twist消息来使它持续运动,所以为了让机器人以linear_speed米/秒的速度向前移动linear_distance米,我们需要在恰当的时长内每1/rate秒发布一次move_cmd消息。语句r.sleep()是rospy.sleep(1/rate)的简写。因为我们把变量赋值为r=rospy.Rate(rate)。

    #Now rotate left roughly 180 degrees
    #Set the angular speed
    move_cmd.angular.z=angular_speed
    #Rotate for a time to go 180 degrees
    ticks=int(goal_angle *rate)
    for t in range(ticks)
        self.cmd_vel.publish(move_cmd)
        r.sleep()

    在循环的第二部分,我们让机器人在恰当时间段内以angular_speed弧度/秒的速度旋转,最终一共旋转180度。

    #Stop the robot
    self.cmd_vel.publish(Twist())

    当机器人完成整个计时前进并返回的过程后,我们发布一条空的Twist消息(所有项都设为0)让它停止运动

    def shutdown(self)
        #always stop the robot when shutting down the node
        rospy.loginfo("Stopping the robot...")
        self.cmd_vel.publish(Twist())
        rospy.sleep(1)

    这个是我们的停机回调函数,如果脚本因为任何原因停止运行,我们就会通过发布一条空的Twist消息去停止机器人

    if __name__ == '__main__'
        try
            OutAndBack()
        except rospy.ROSInterruptException:
            rospy.loginfo("Out-and-Back node terminated.")

    最后这段是运行一段Python脚本的标准程序块。我们实例化OutAndBack类来使脚本(和机器人)运行。

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