Kobuki入门教程-Kobuki控制系统

Kobuki入门教程-Kobuki控制系统

说明

• 介绍kobuki控制系统的概念
• 介绍控制系统不同的组件及之间如何交互

介绍Nodelets

• Nodelets在kobuki控制系统中被大量使用，相比一般的节点有诸多优点。
• 其最重要的是避免消息在TCP/IP传输中进行序列化和反序列化。
• 它通过将指针传递给消息而不是消息本身来完成的，这意味着信息更快的处理和传输。
• 当使用大的消息，如点云，这也可以显着降低了处理器的消耗。
• 这就是为什么我们实现控制器和Kobuki的控制系统的其他对速度敏感的部分都作为nodelets使用

控制系统概念

• 组件

  • kobuki_node:（又叫mobile base）实际是一个nodelet，封装了与Kobuki通讯的C++驱动。
  • cmd_vel_mux:是一种速度命令多路复用器（即开关，它根据配置的优先级管理多个传入的速度命令。
  • Kobuki controller：是一个nodelet类型的控制器，能用于各种应用；一个例子是kobuki_safety_controller，监控机器人的保险杠，悬崖和落轮传感器和相应的行为。使用此控制器可实现您自己的控制器。
  • velocity smoother: yocs_velocity_smoother，这个工具是可选的，但高度推荐使用。如果一个节点发布速度命令不能保证其平滑度，在节点和cmd_vel_mux之间增加这个平滑器。

• 工作原理

  • 上面介绍的三个组件是在一个小层次结构中使用的。
  • 启动自底向上的，有移动的基础，它监听命令（LED，声音，速度），并发布传感器信息。
  • 最重要的是我们用cmd_vel_mux，确保每次只有一个速度命令传送到移动基站。
  • 上层我们有一个或多个控制器和其他程序，如键盘teleop和导航包。
  • 在有些情况下，我们想平稳的速度（例如Keyop）和在某些情况，我们没用safety controller时候就要使用速度平滑。

• Kobuki控制系统例子

  • 图示控制系统：
    
  • 有多个程序，要想控制Kobuki的运动，多路复用器允许平行使用所有这些命令。
  • 示例多路复用器优先级配置，可能如下：
    • 3 (highest priority): safety controller （安全控制）
    • 2: keyboard teleop （键盘遥控）
    • 1: android teleop （Android 遥控）
    • 0 (lowest priority): navi stack teleop （导航包遥控）
  • 在一般情况下，大部分时间都是navi包控制机器人。
  • 但是通过Android遥控app或键盘遥控触发命令，可以重写navi包的命令
  • 如果两个都发出命令，那么会优先使用键盘的遥控命令。
  • 当保险杠、悬崖或落轮传感器激活，触发safety controller的命令时，则又会重写上面所有的速度命令。
  • 这样就保证三个工具下能实现安全驾驶。

差的Kobuki控制

• 通过修改launch文件来增加一个不希望的行为，看会导致什么问题。
• 差的Kobuki控制，调整kobuki_node/keyop.launch， 引入4个不同的不好的行为：
• 注释multiplexer，name="cmd_vel_mux"一行的node

[...]
<launch>
<!--   <node pkg="nodelet" type="nodelet" name="cmd_vel_mux" args="load cmd_vel_mux/CmdVelMuxNodelet kobuki"> -->
<!--     <param name="subscribers_cfg_file" value="$(find kobuki_node)/param/keyop_mux.yaml"/> -->
<!--     <remap from="cmd_vel_mux/mux_cmd_vel" to="mobile_base/commands/velocity"/> -->
<!--   </node> -->
[...]

• 重新映射安全控制的速度命令，为了直接发送命令给移动底盘的nodelet:

[...]
  <node pkg="nodelet" type="nodelet" name="kobuki_safety_controller" args="load kobuki_safety_controller/SafetyControllerNodelet kobuki">
<!--     <remap from="kobuki_safety_controller/cmd_vel" to="cmd_vel_mux/safety_controller"/> -->
    <remap from="kobuki_safety_controller/cmd_vel" to="mobile_base/commands/velocity"/>
[...]

• 重新映射键盘的速度命令

<node pkg="kobuki_keyop" type="keyop" name="keyop" output="screen">
    <remap from="keyop/enable" to="mobile_base/enable"/>
    <remap from="keyop/disable" to="mobile_base/disable"/>
<!--     <remap from="keyop/cmd_vel" to="cmd_vel_mux/keyboard_teleop"/> -->
    <remap from="keyop/cmd_vel" to="mobile_base/commands/velocity"/>
[...]

• 查看效果：

#新终端打开
$ roslaunch kobuki_node minimal.launch --screen
#新终端打开
$ roslaunch kobuki_node keyop.launch --screen

• 首先，让Kobuki开车到障碍物。你会注意到，Kobuki开始颤抖（在障碍物处快速来回移动）。
• 现在，稍微拎起kobuki。一但防跌落传感器触发，安全控制器将停止Kobuki。你会注意到轮会颤抖和缓慢前行。
• 上面的行为是由于Kobuki同时接收来自Keyop和安全控制器执行速度指令。

好的Kobuki控制

• 注释的代码重新开启
• 你会注意到，现在Kobuki撞到障碍物时，后移动几厘米。另外，当你提起Kobuki，轮子停止转动。

总结

• 请遵循控制系统的概念，设计自己的控制器。