Подключитесь к роботу с поддержкой ROS от Simulink

®

Этот пример использует:

Открыть Live Script

Можно использовать Simulink, чтобы подключиться к физическому роботу с поддержкой ROS или к роботу-симулятору с поддержкой ROS, такому как Gazebo. В этом примере показано, как сконфигурировать Simulink для подключения к отдельному симулятору робота с помощью ROS. Затем показано, как отправить команды скорости и получить информацию о положении от моделируемого робота.

Можно следовать шагам в примере, чтобы создать собственную модель, или можно использовать вместо этого эту завершенную версию.

open_system('robotROSConnectToRobotExample');

Необходимые условия: Запуск с ROS, обмен данными с ROS-издателями и подписчиками, Начало работы с ROS в Simulink ®.

Симулятор Робота

Запустите симулятор на основе ROS для робота с дифференциальным приводом. Симулятор получает и отправляет сообщения по следующим темам:

  • Отправляет nav_msgs/Odometry сообщения в /odom тема

  • Получает geometry_msgs/Twist высокоскоростные командные сообщения на mobile_base/commands или /cmd_vel тема, основанная на ROS-симуляторе

Можно выбрать один из двух опций настройки симулятора на основе ROS.

Опция A: Симулятор в MATLAB ®

Используйте простой симулятор на основе MATLAB, чтобы построить график текущего местоположения робота в отдельном окне рисунка.

  • Введите rosinit в командной строке MATLAB. Это создает локальный хозяин ROS с сетевым адресом (URI) http://localhost:11311.

  • Введите ExampleHelperSimulinkRobotROS чтобы запустить Robot Simulator:

  • Примечание: The geometry_msgs/Twist командные сообщения скорости принимаются на mobile_base/commands/velocity/ тема.

Опция B: Симулятор Gazebo

Используйте моделируемый TurtleBot ® в Gazebo .

  • Окружения Gazebo см. в разделе Добавление, сборка и удаление объектов в Gazebo. На рабочем столе Ubuntu ® в виртуальной машине щелкните значок «Gazebo Empty».

  • Обратите внимание на сетевой адрес (URI) ведущего устройства ROS. Будет выглядеть как http://192.168.84.128:11311, но с указанным IP-адресом.

  • Проверьте правильность настройки окружения Gazebo путем ввода rostopic list в окне терминала Ubuntu. Вы должны увидеть список тем, включая /cmd_vel и /odom.

  • Примечание: The geometry_msgs/Twist командные сообщения скорости получаются по теме/ cmd_vel.

Сконфигурируйте Simulink для подключения к сети ROS

1. На вкладке Simulation выберите ROS Toolbox > ROS Network.

2. В разделе ROS Master (ROS 1) выберите Custom из выпадающего списка Сетевой адрес.

  • Опция A (MATLAB Simulator): Убедитесь, что для имени хоста/IP-адреса задано значение localhost, и Port установлен в 11311.

  • Опция B (Gazebo Simulator): Укажите IP-адрес и номер порта мастера ROS в Gazebo. Для примера, если это http://192.168.60.165:11311, затем введите 192.168.60.165 в поле Hostname/IP-адрес и 11311 в поле Port.

Отправка команд скорость роботу

Создайте издателя, который отправляет команды управления (линейные и угловые скорости) симулятору. Сделайте эти скорости регулируемыми при помощи блоков Slider Gain.

ROS использует правую систему координат, поэтому ось X является передней, ось Y - левой, а ось Z - верхней. Команды управления отправляются с помощью geometry_msgs/Twist сообщение, где Linear.X указывает линейную прямую скорость (в м/с) и Angular.Z указывает скорость вращения вокруг оси Z (в рад/с).

Настройка блока издателя

  1. Откройте новую модель Simulink.

  2. На вкладке ROS Toolbox > ROS в браузере библиотек перетащите блок Publish в модель. Дважды кликните блок.

  3. Установите значение в поле Topic source на Select From ROS network. Выберите тему на основе симулятора, как показано ниже.

  • Опция A (MATLAB Simulator): Нажмите Select рядом с Topic, выберите /mobile_base/commands/velocity, и нажмите OK. Обратите внимание, что тип сообщения (geometry_msgs/Twist) устанавливается автоматически.

  • Опция B (Gazebo Simulator): Нажмите Select рядом с Topic, выберите /cmd_vel, и нажмите OK. Обратите внимание, что тип сообщения (geometry_msgs/Twist) устанавливается автоматически.

Сконфигурируйте блок сообщений

  1. На вкладке ROS Toolbox > ROS в браузере библиотек перетащите блок Blank Message в модель. Дважды кликните блок.

  2. Нажмите Select рядом с Message type и выберите geometry_msgs/Twist.

  3. Установите значение шага расчета на 0.01 и нажмите OK.

Сконфигурируйте входные параметры сообщения

  1. На вкладке Simulink > Signal Routing в браузере библиотек перетащите блок Bus Assignment в модель.

  2. Соедините Msg выход блока Пустого Сообщения в Bus Вход блока «Назначение шины» и Bus выход на Msg вход блока Publish.

  3. На вкладке Моделирование (Modeling) щелкните Обновить модель (Update Model), чтобы убедиться, что информация о шине правильно распространена. Проигнорируйте ошибку: «Selected signal1 'в блоке Bus Assignment' untitled/Bus Assignment 'не может быть найден в входном сигнале шины», если он появляется. Следующий шаг позволит устранить эту ошибку.

  4. Дважды кликните блок «Назначение шины». Выберите ??? signal1 в правом списке и нажмите кнопку Удалить. В левом списке разверните категорию «Линейные» и «Угловые свойства». Выберите «Линейный» > «X» и «Угловой» > «Z» и нажмите «Выбор». Нажмите кнопку «ОК», чтобы закрыть маску блока.

  • Добавьте блок Constant, блок Gain и два блока Slider Gain. Соедините их вместе, как показано на рисунке, и установите значение Gain на -1.

  • Установите пределы и текущие параметры линейного ползунка скорости равными 0.0 на 2.0, и 1.0 соответственно. Установите соответствующие параметры ползунка усилителя рулевого управления равными -1.0 на 1.0, и 0.1.

Получение информации о местоположении от робота

Создайте абонента для получения сообщений, отправленных на /odom тема. Извлеките местоположение робота и постройте его путь в XY-плоскости.

Сконфигурируйте блок Subscriber

  1. На вкладке ROS Toolbox > ROS в браузере библиотек перетащите блок Subscribe в модель. Дважды кликните блок.

  2. Установите источник топик на Select From ROS network и нажмите Select рядом с полем Topic. Выберите «/odom »для темы и нажмите кнопку OK. Обратите внимание, что тип сообщения nav_msgs/Odometry устанавливается автоматически.

Чтение выхода сообщения

  1. На вкладке Simulink > Signal Routing в браузере библиотек перетащите блок Bus Selector в модель.

  2. Подключите выход порт блока Subscribe к входу порту блока Bus Selector. На вкладке Моделирование (Modeling) щелкните Обновить модель (Update Model), чтобы убедиться, что информация о шине правильно распространена.

  3. Дважды кликните блок Bus Selector. Выберите ??? signal1 и ??? signal2 в правом списке и нажмите кнопку Удалить. В левом списке разверните меню Pose > Pose > Pose и выберите X и Y. Нажмите Select, а затем OK.

  4. На вкладке «Simulink > Раковины» в браузере библиотек перетащите блок XY Graph в модель. Соедините X и Y выходные порты блока Bus Selector к входным портам блока XY Graph.

Этот рисунок показывает завершенную модель. Предварительно сконфигурированная модель включена для вашего удобства.

  • Примечание: Блок Publisher в этой модели использует /mobile_base/commands/velocity тема для использования с опцией симулятора MATLAB. Для опции симулятора Gazebo выберите /cmd_vel тема, как показано выше.

Сконфигурируйте и запустите модель

  1. На вкладке Моделирование (Modeling) щелкните Настройки модели (Model Settings). На панели Solver установите значение Type на Fixed-step и значение Fixed-step на 0.01.

  2. Установите время остановки симуляции на Inf.

  3. Щелкните Запуском, чтобы запустить симуляцию.

  4. И на симуляторе, и на графике XY вы должны увидеть робота, движущегося по кругу.

  5. Пока симуляция выполняется, измените значения блоков Slider Gain, чтобы управлять роботом. Дважды кликните блок XY Graph и измените X и Y пределы по осям при необходимости. (Вы можете сделать это во время выполнения симуляции.)

  6. Чтобы остановить симуляцию, нажмите кнопку Остановить.

Документация ROS Toolbox

Поддержка

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте