ROS Introducción a la robótica con ROS
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Este documento proporciona una introducción a ROS (Robot Operating System). Explica que ROS es un framework de código abierto para el desarrollo de software de robótica que facilita la reutilización de código y componentes a través de una arquitectura modular y de mensajería. También describe algunos conceptos clave de ROS como nodos, topics, paquetes, namespaces y transformaciones de coordenadas. Finalmente, incluye ejemplos de código para publicar y suscribirse a topics así como definir y usar mensajes personalizados.
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- 6. 6 memoria sensorial Visual Auditiva Háptica Estímulo Salida Memoria a CORTO plazo Memoria a LARGO plazo Los sistemas de memoria
- 7. 7 ¿Qué es ROS? Un framework para desarrollo de software para robots, bajo el concepto de META Sistema Operativo Su objetivo primario es la reutilización de código en I+D en Robótica Fue desarrollado en 2007 por el Stanford Artificial Intelligence Laboratory y continuó su desarrollo la empresa Willow Garage Gestionado y mantenido por la Open Source Robotics Foundation
- 9. 9 Nodo Master Permite que cada nodo vea a los demás para que puedan comunicarse roscore Contiene la BBDD de parámetros del robot
- 16. 16 Comandos bash
- 18. 18 El grafo de ROS Arquitectura http://www.andrewng.org/portfolio/stair-stanford-artificial-intelligence-robot/ http://ai.stanford.edu/~asaxena/stairmanipulation/ Visión y agarre Navegación Reconoc. voz y respuesta
- 20. 20 Sistema de compilación de ROS 1. Incluye macros de Cmake y scripts de Python 2. Ficheros clave workspace_folder/src/ • CMakeLists.txt ' Toplevel' CMake provided by catkin • package_1/CMakeLists.txt CMakeLists. txt file for package_1 package_1/Package.xml Package manifest catkin Conceptos clave
- 21. 21 • Inicializar espacio de trabajo Workspaces Conceptos clave $ mkdir -p ~/catkin_ws/src $ cd ~/catkin_ws/src $ catkin_init_workspace $ cd ~/catkin_ws $ catkin_make • Compilar espacio de trabajo src/build/ src/devel/ $ source ~/catkin_ws/devel/setup.bash ~/.bashrc
- 22. 22 Paquetes de ROS Conceptos clave $ cd ~/catkin_ws/src $ catkin_create_pkg basics rospy dependenciasnombre
- 23. 23 Los paquetes son simplemente localizaciones en el sistema de archivos • Paquete rospy_tutorials • Nodo talker ejecutable en /opt/ros/kinetic/share/rospy_tutorials rosrun Conceptos clave $ rosrun PACKAGE EXECUTABLE [ARGS] $ rosrun rospy_tutorials talker
- 24. 24 Conceptos clave rosrun $ rosrun rospy_tutorials listener $ rqt_graph
- 25. 25 Namespaces Robot con 2 cámaras • left/image • right/image Nombres de dominio y re-mapeado Conceptos clave
- 26. 26 Remapping Los nombres puede ser remapeados en tiempo real • Streaming de video: nodo image_view , topic image Nombres de dominio y re-mapeado Conceptos clave $ ./image_view image:= right/image
- 27. 27 Incluir un nodo (push a node) en un Namespace En el directorio donde está el programa camera • Lanza el nodo camera con el nombre right Nombres de dominio y re-mapeado Conceptos clave $ ./camera.py __ns:= right Si lanzamos 2 veces el mismo nodo (no remapeamos), la instancia más antigua es eliminada
- 28. 28 Herramienta de línea de comandos para automatizar el lanzamiento de conjuntos de nodos de ROS roslaunch Conceptos clave $ roslaunch PACKAGE LAUNCH_FILE <launch> <node name="talker" pkg="rospy_tutorials" type="talker.py" output="screen" /> <node name="listener" pkg="rospy_tutorials" type="listener.py" output="screen" /> </launch> Notación XML
- 29. 29 Autocompleta líneas de comando Tecla TAB Conceptos clave
- 30. 30 6D Pose = Position (x, y, z) + Orientation (roll, pitch, yaw) tf Trasformación de coordenadas
- 31. 31 Vamos con los ejemplos $ git clone https://github.com/roboticaeuropa/ros-basics
- 32. 32 Publicación Topics #!/usr/bin/env python import rospy from std_msgs.msg import Int32 rospy. init_node('topic_publisher' ) pub = rospy. Publisher('counter' , Int32) rate = rospy. Rate(2) count = 0 while not rospy. is_shutdown(): pub. publish(count) count += 1 rate. sleep() $ nano /home/pi/catkin_ws/src/basics/src/topic_publisher.py
- 33. 33 Publicación Topics $ roscore $ rosrun basics topic_publisher.py $ rostopic list # Use rostopic –h for help $ rostopic echo counter –n 5 $ rostopic hz counter $ rqt_graph $ nano ~/.bashrc export EDITOR='nano -w‘ # por defecto es vim $ echo $EDITOR $ rosed basics topic_publisher.py $ roscd basics Cambia: rate = rospy.Rate(1) Y tendrás un segundero Tu turno
- 34. 34 Suscripción Topics $ nano /home/pi/catkin_ws/scr/basics/src/topic_subscriber.py $ rosed … ¿? # Tu turno #!/usr/bin/env Python import rospy from std_msgs.msg import Int32 def callback(msg): print msg. Data rospy. init_node('topic_subscriber' ) sub = rospy. Subscriber('counter' , Int32, callback) rospy. spin()
- 35. 35 Suscripción Topics $ roscore $ rosrun basics topic_subscriber.py #Publicar desde la línea de comandos $ rostopic pub counter std_msgs/Int32 1000000 $ rostopic info counter Refresca rqt_graph
- 36. 36 If a topic is marked as latched when it is advertised, subscribers automatically get the last message sent when they subscribe to the topic Latched topics Topics pub = rospy. Publisher('map' , nav_msgs/OccupancyGrid, latched=True) publish once
- 37. 37 Cuidado al usar C++ y Python • Uint8 • C++: 8 bits sin signo • Python: con signo Tipos de mensajes Topics Con estos tipos primitivos se construyen los MENSAJES: • std_msgs package • common_msgs package
- 38. 38 • Usar tipos primitivos y combinarlos • Directorio scr/basics/msg • Tras la definición -> catkin_make Definición de un mensaje (1) Topics EJEMPLO: publicar números complejos aleatorios • Complex.msg float32 real float32 imaginary
- 39. 39 1. Package.xml (manifest.xml). Añadir: • <build_depend>message_generation</build_depend> <run_depend>message_runtime</run_depend> 2. CMakeLists.txt … Definición de un mensaje (2) Topics
- 40. 40 2. CMakeLists.txt Definición de un mensaje (3) Topics find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS roscpp rospy std_msgs # Add message_generation here, after the other packages message_generation ) catkin_package( … CATKIN_DEPENDS message_runtime ) add_message_files( FILES Complex.msg ) generate_messages( DEPENDENCIES std_msgs ) $ cd ~/catkin_ws $ catkin_make $ rosmsg show Complex
- 41. 41 message_publisher.py Topics #!/usr/bin/env Python import rospy from basics.msg import Complex from random import random rospy. init_node('message_publisher' ) pub = rospy. Publisher('complex' , Complex) rate = rospy. Rate(2) while not rospy. is_shutdown(): msg = Complex() msg. real = random() msg. imaginary = random() pub. publish(msg) rate. sleep()
- 42. 42 message_subscriber.py Topics #!/usr/bin/env python import rospy from basics.msg import Complex def callback(msg): print 'Real:' , msg. real print 'Imaginary:' , msg. imaginary print rospy. init_node('message_subscriber' ) sub = rospy. Subscriber('complex' , Complex, callback) rospy. spin()
- 43. 43 Listando los mensajes Topics $ rosmsg show Complex # Lista los tipos de mensaje del paquete $ rosmsg package basics # Mensajes compuestos $ rosmsg show PointStamped
- 44. 44 Corriendo el código Topics $ roscore $ rosrun basics message_publisher.py $ rosrun basics message_subscriber.py $ rqt_graph $ rostopic info complex
- 45. 45 Publicamos ‘doubled’ sólo cuando se reciben nuevos datos ‘number’ Combinando publicadores y suscriptores doubler.py Topics #!/usr/bin/env Python import rospy from std_msgs.msg import Int32 rospy. init_node('doubler' ) def callback(msg): doubled = Int32() doubled. data = msg. data * 2 pub. publish(doubled) sub = rospy. Subscriber('number' , Int32, callback) pub = rospy. Publisher('doubled' , Int32) rospy. spin()