Programação robótica

Residencia Softex

Leia o documento inteiro antes de começar a trabalhar. Esboce sua solução antes de iniciar a programação.

Descrição do trabalho

O robô TIAGo está preso em um mini-labirinto. Para sair, tem que seguir estas regras:

1. A base móvel pode se mover de duas maneiras:
   • Em linha reta até que a distância até a parede na frente do robô seja menor que um limiar definido pelo usuário
   • Em rotação pura, até ter realizado um deslocamento angular de mais ou menos 90 graus
2. O deslocamento linear é realizado por meio de um controlador baseado na distância fornecida pelo laser.
3. A rotação é realizada por meio de um controlador baseado na odometria.
4. O robô começa se movendo em linha reta
5. Depois de completar uma ação, o robô tem que tomar uma decisão:
   • Se houver uma parede em ambos os lados do robô (menos de 1,5 metros), ele deve se mover em linha reta;
   • Se houver uma parede de um lado e outra na frente, ela deve virar em direção ao espaço livre;
   • Se não houver parede em ambos os lados (menos de 1,5 metros), deve virar a cabeça em + e - 90 graus para tirar uma foto.
6. Depois de tirar uma foto, o robô deve processá-la.
   • Se ele contém um pôster vermelho, o robô não pode virar naquela direção.
   • Se ele contiver um pôster verde, o robô deve virar nessa direção.
   • Se não houver pôster, o robô cumpriu a missão
7. Após completar sua missão, o robô deve fazer um sinal com o braço.

Executando o código

Depois de iniciado corretamente o simulador Gazebo com o TIAGo frente ao labirinto, será necessário executar dois arquivos. Um, inicia o serviço da câmera do TIAGo, e o outro, executa o código principal do robô. Lembre-se sempre de ativar o devel do workspace /tiago_ws (dentro do diretório do projeto) antes de executar os arquivos.

Iniciando o serviço da câmera

rosrun tmc camera.py

Executando o código principal

rosrun tmc main.py

Com isso, o TIAGo percorrerá o labirinto, seguindo as regras estabelecidas, e acenando com o braço ao final.

Demonstração de Execução:

Como organizar o código

• Você tem que implementar essas regras nos arquivos main.py e camera.py.
• Os dados de odometria e do laser são coletados por meio de dois subcriber no arquivo main.py.
• Os dados da câmera são coletados por meio de um subscriber no arquivo camera.py
• As mensagens de controle da base móvel e da cabeça são enviados por meio de dois publisher no arquivo main.py
• Os processamentos em relação aos pontos 2, 3 e 5 são executados em três funções definidas no arquivo main.py
• O processamento de imagem é executado por meio de um serviço definido no arquivo camera.py
• A programação orientada ao objeto deve ser usada.

Passos

Cada etapa deve ser validada pelo professor

• Fornecer as distâncias calculadas pelo laser a -90, 0 e 90 graus.
• Realizar o movimento em linha reta.
• Fornecer a orientação do robô (o valor deve ser contı́nuo).
• Realizar as rotações da base móvel.
• Realizar as rotações da cabeça.
• Processar as imagens.
• Controlar o braço para fazer um sinal
• Implementar uma maquina de estado.

Thresholding

• No processamento de imagem digital, o thresholding é o método mais simples de segmentar imagens.
• Os métodos mais simples substituem cada pixel em uma imagem por um pixel preto se a intensidade da imagem Ii,j é menor do que alguma constante fixa T (isto é , Ii,j < T ), ou um pixel branco se a intensidade da imagem for maior do que essa constante.
• Para uma imagem colorida, um limite diferente pode ser usado para cada camada ou pode ser aplicado em uma única camada.
• O resultado final é uma imagem com uma camada única.

Instalação

• No workspace de TIAGo (nesse exemplo o nome do workspace é tiago ws)
  • Copiar os arquivos maze.world, mazeTest1.world e mazeTest2.world em: tiago ws/src/tiago simulation/tiago gazebo/worlds/
  • Copiar os diretórios maze, wall, landmark green, landmark red, frontWall e cornerWall em: tiago ws/src/tiago simulation/tiago gazebo/models/
• Para iniciar a simulação, insira a seguinte linha (não se esqueça do comando no diretório do workspace):

roslaunch tiago gazebo tiago gazebo.launch public sim:=true robot:=titanium world:=maze

• Existem ambientes simplificados para teste:

roslaunch tiago gazebo tiago gazebo.launch public sim:=true robot:=titanium world:=mazeTest1

roslaunch tiago gazebo tiago gazebo.launch public sim:=true robot:=titanium world:=mazeTest2

• Seu código deve fazer parte de um workspace diferente

Avaliação

• O trabalho é realizado em dupla.
• Os programas (pacotes) devem ser colocados no Classroom.
• Nenhum relatório será necessário.
• Os programas devem funcionar em um ambiente diferente respeitando as mesmas regras.

Problemas Recorrentes

TIAGo Iniciando não orientado

O problema parece ter relação com a movimentação de posicionamento do braço robótico. Para evitar a orientação, é possível alterar o arquivo de launch do TIAGo, ajustando sua orientação x na inicialização. No diretório /tiago_public_ws/src/tiago_simulation/tiago_gazebo/launch, alterar o arquivo tiago_gazebo.launch.

sudo nano tiago_gazebo.launch

E alterar a linha de gzpose para:

<arg name="gzpose" default="-x -0.5 -y 0.0 -z 0.0 -R 0.0 -P 0.0 -Y 0.0"/>