Exponenta Banner

Следуйте за роботом с ROS в MATLAB

Открыть Live Script

В этом примере показано, как использовать MATLAB ® для управления моделируемым роботом, работающим на отдельном симуляторе на основе ROS по сети ROS. В показанном здесь примере используются ROS и MATLAB. Для других примеров с ROS 2 или Simulink ® смотрите:

В этом примере вы запускаете скрипт MATLAB, который реализует алгоритм следования знаков и управляет моделируемым роботом, чтобы следовать пути, основанного на знаках в окружении. Алгоритм получает информацию о местоположении и информацию о камере от моделируемого робота, который работает в отдельном симуляторе на основе ROS. Алгоритм обнаруживает цвет знака и отправляет команды скорости, чтобы повернуть робота на основе цвета. В этом примере алгоритм разработан, чтобы повернуть налево, когда робот сталкивается с синим знаком и поворачивает направо, когда робот сталкивается с зеленым знаком. Наконец робот останавливается, когда сталкивается с красным знаком.

Подключение к симулятору робота

Запустите симулятор на основе ROS для робота с дифференциальным приводом и сконфигурируйте соединение MATLAB ® с симулятором робота .

Чтобы следовать этому примеру, загрузите виртуальную машину с помощью инструкций в Запуск с Gazebo и Моделируемый TurtleBot.

  • Запустите рабочий стол виртуальной машины Ubuntu ®.

  • На рабочем столе Ubuntu щелкните значок Gazebo Sign Follower ROS, чтобы запустить мир Gazebo, созданный для этого примера.

  • Укажите IP-адрес и номер порта ведущего ROS в Gazebo, чтобы MATLAB ® мог общаться с симулятором робота. В данном примере мастер ROS в Gazebo http://192.168.203.131:11311и ваш хост-компьютер адрес 192.168.31.1.

  • Запустите сеть ROS 1 с помощью rosinit.

masterIP = '192.168.203.131';
setenv('ROS_IP','192.168.31.1');
setenv('ROS_MASTER_URI',['http://' masterIP ':11311']);

rosinit(masterIP,11311)
The value of the ROS_IP environment variable, 192.168.31.1, will be used to set the advertised address for the ROS node.
Initializing global node /matlab_global_node_46296 with NodeURI http://192.168.31.1:57058/

Setup связи ROS

Создайте издателей и подписчиков, чтобы ретранслировать сообщения с симулятора робота по сети ROS. Вам нужны подписчики на изображение и данные одометрии. Чтобы управлять роботом, настройте издателя, чтобы отправлять команды скорости с помощью /cmd_vel.

imgSub = rossubscriber("/camera/rgb/image_raw");

odomSub = rossubscriber("/odom");

[velPub, velMsg] = rospublisher("/cmd_vel", "geometry_msgs/Twist");

Определите параметры порога цвета обработки изображений. Каждая строка определяет пороговые значения для различных цветов.

colorThresholds = [100 255 0 55 0 50; ... % Red
                   0 50 50 255 0 50; ...  % Green
                   0 40 0 55 50 255]';    % Blue

Создайте знак после контроллера с помощью графика Stateflow ®

Этот пример предоставляет пример вспомогательного графика MATLAB Stateflow ®, которая принимает размер изображения, координаты из обработанного изображения и положения одометрии робота. График обеспечивает линейную и угловую скорость, чтобы управлять роботом на основе этих входов.

controller = ExampleHelperSignFollowingControllerChart;
open('ExampleHelperSignFollowingControllerChart');

Запуск цикла управления

Этот раздел запускает контроллер, чтобы получить изображения и переместить робота, чтобы следовать знаку. Контроллер выполняет следующие шаги:

  • Получает последнее изображение и сообщение одометрии от сети ROS.

  • Запускает алгоритм обнаружения функций изображений (ExampleHelperSignFollowingProcessImg).

  • Генерирует команды управления из графика Stateflow ® с помощью step.

  • Публикует команды управления скоростью в сети ROS.

Чтобы визуализировать маскированное изображение, которое видит робот, измените значение doVisualization переменная в true.

ExampleHelperSignFollowingSetupPreferences;

% Control the visualization of the mask
doVisualization = false;

r = rateControl(10);
receive(imgSub); % Wait to receive an image message before starting the loop
receive(odomSub);
while(~controller.done)
    % Get latest sensor messages and process them
    imgMsg = imgSub.LatestMessage;
    odomMsg = odomSub.LatestMessage;
    [img,pose] = ExampleHelperSignFollowingROSProcessMsg(imgMsg, odomMsg);
    
    % Run vision and control functions
    [mask,blobSize,blobX] = ExampleHelperSignFollowingProcessImg(img, colorThresholds);
    step(controller,'blobSize',blobSize,'blobX',blobX,'pose',pose);
    v = controller.v;
    w = controller.w;
    
    % Publish velocity commands
    velMsg.Linear.X = v;
    velMsg.Angular.Z = w;
    send(velPub,velMsg);
    
    % Optionally visualize
    % NOTE: Visualizing data will slow down the execution loop.
    % If you have Computer Vision Toolbox, we recommend using
    % vision.DeployableVideoPlayer instead of imshow.
    if doVisualization
        imshow(mask);
        title(['Linear Vel: ' num2str(v) ' Angular Vel: ' num2str(w)]);
        drawnow('limitrate');
    end
    % Pace the execution loop.
    waitfor(r);
end

Вы должны увидеть робота, перемещающегося в симуляторе робота на основе ROS, как показано ниже.

Документация ROS Toolbox

Поддержка