Uso de Controladores no ROS

Uso de Controladores no ROS

Manipuladores

Walter Fetter Lages

[email protected]

Universidade Federal do Rio Grande do Sul Escola de Engenharia

Departamento de Sistemas Elétricos de Automação e Energia ENG10051 Dinâmica e Controle de Robôs

Introdução

• Existem várias formas de implementar

controladores no ROS

• A maioria delas não suporta operação em

tempo-real

• O framework ros_control oferece

ferramentas real-time safe para implementação de controladores

• Aqui será criado um pacote para usar os

controladores já implementados no ROS

• Simulador Gazebo

Controle de Juntas

interface com o usuário

comando do usuário planejamento (MoveIt!) geração de trajetória navegação action server referência controlador de junta ação de in fr ae st ru tu ra do R O S

Framework ros_control

• A definição de controlador não é a clássica de

Sistemas de Controle

• Módulo que é carregado pelo gerenciador de

controladores

• Não necessariamente implementa um

controlador

Laço de Tempo Real

pos eff cmd vel setForce() getAngle() getVelocity() Gazebo GazeboRosControlPlugin readSim() writeSim() update() RobotHW

*cmd *vel *pos *eff

JointHandle _{getPosition()}getVelocity()

setCommand() Controller JointStatePublisher getVelocity() getPosition() getEffort() ControllerManager update() update() unlockAndPublish() /joint_states /controller/command update() commandCB()

Plugin

para o Gazebo

• Incluir na descrição URDF

<gazebo>

<plugin name="gazebo_ros_control" filename=" libgazebo_ros_control.so">

<!-- <robotNamespace>/q2d</robotNamespace> -->

<controlPeriod>0.001</controlPeriod> </plugin>

Tipo dos Controladores

• Usualmente o namespace indica a grandeza de

saída do controlador

• Usualmente a classe indica a grandeza que é

controlada ou a lei de controle

• Às vezes a sintaxe é de path, outras é de C++

• namespace_do_controlador/ClasseDoControlador • namespace_do_controlador:: ClasseDoControlador • effort_controllers/JointPositionController • effort_controllers/JointVelocityController • velocity_controllers:JointPositionController

Estrutura do Pacote

q2d_bringup/ CMakeLists.txt launch/ bypass.launch -> ijc.launch gazebo.launch ijc.launch pid.launch -> ijc.launch config/ bypass.yaml pid.yaml package.xml

Dependências

• ros_control • control_toolbox • controller_interface • controller_manager • hardware_interface • joint_limits_interface • transmission_interface • realtime_tools

• Já incluídas na variante desktop do Melodic

Dependências

• ros_controllers

• position_controllers

• joint_position_controller

• Já incluído na variante desktop_full do

Melodic

• joint_state_controller

• joint_state_controller

Dependências

• ros_controllers • effort_controllers • joint_effort_controller • joint_position_controller • joint_velocity_controller • velocity_controllers • joint_position_controller • joint_velocity_controller

Dependências

• robot_model

• kdl_parser

• robot_state_publisher

• Já instalado na variante robot do ROS

• orocos_kdl

Dependências

• gazebo_ros_pkgs

• gazebo_ros_control

• Já incluído na variante desktop_full do Melodic

sudo apt−get install ros−indigo−gazebo−ros−pkgs ros−indigo−

Criação do Pacote

cd ~/catkin_ws/src

catkin_create_pkg q2d_bringup effort_controllers

package.xml

• Editar o arquivo q2d_bringup/package.xml • Descrição • Mantenedor • Licença • Autor • Dependências

Reconfigurar o Ambiente

cd ~/catkin_ws

catkin_make

ijc.launch

<launch>

<node name="controller_spawner" pkg="controller_manager" type="spawner" respawn="false" output="screen"

args="shoulder_controller elbow_controller joint_states_publisher

" />

</launch>

• bypass.launch->ijc.launch • pid.launch->ijc.launch

config/pid.yaml

shoulder_controller: type: effort_controllers/JointPositionController joint: shoulder_active_joint pid: {p: 2310, i: 4640, d: 0.299} elbow_controller: type: effort_controllers/JointPositionController joint: elbow_active_joint pid: {p: 339, i: 851, d: 0.351}

config/bypass.yaml

shoulder_controller: type: effort_controllers/JointEffortController joint: shoulder_active_joint elbow_controller: type: effort_controllers/JointEffortController joint: elbow_active_joint joint_states_publisher: type: joint_state_controller/JointStateController publish_rate: 100

gazebo.launch

• q2d_bringup/launch/gazebo.launch

<launch>

<arg name="paused" default="true"/>

<arg name="headless" default="false"/>

<arg name="use_sim_time" default="true"/>

<arg name="controller" default="pid"/>

<arg name="config" default="$(find q2d_bringup)/config/$(arg

gazebo.launch

<include file="$(find q2d_description)/launch/gazebo.launch" >

<arg name="paused" value="$(arg paused)"/>

<arg name="headless" value="$(arg headless)"/>

<arg name="use_sim_time" value="$(arg use_sim_time)"/>

</include>

<rosparam file="$(arg config)" command="load"/>

<include file="$(find q2d_bringup)/launch/$(arg controller).launch"

/>

Download

e Instalação do Pacote

cd ~/catkin_ws/src wget http://www.ece.ufrgs.br/ros−pkgs/indigo−q2d−bringup.tgz tar _{−xvzpf indigo−q2d−bringup.tgz} cd .. catkin_make source ~/catkin_ws/devel/setup.bash

Simulação no Gazebo

Gráfico de Computação

Reconfiguração Dinâmica

• Permite a alteração de parâmetros dos nodos em

tempo de execução

• Nem todos os nodos do ROS utilizam

• PID do control_toolbox utiliza

• joint_state_controller não utiliza • CLI

rosrun dynamic_reconfigure dynparam

• GUI

Mover o Robô

• Para mover o robô deve-se publicar nos tópicos

das referências dos controladores

rostopic pub /shoulder_controller/command std_msgs/Float64 1 −1

rostopic pub /elbow_controller/command std_msgs/Float64 "{data:

−0.5}" −1

rosrun q2d_bringup ijc_step.sh 1 −0.5

rosrun q2d_bringup ijc_square.py /shoulder_controller/command

rqt

• Framework para GUIs

• Pode-se vizualizar várias instâncias do

Sem Saturação

rosrun q2d_bringup ijc_square.py /shoulder_controller/command