主要内容

ROS- enabled Robot Over ROS 2的反馈控制

这个例子向您展示了如何使用Simulink®来控制运行在Gazebo金宝app®机器人模拟器通过ROS 2网络的模拟机器人。

介绍

在此示例中,您将运行一个实现简单闭环比例控制器的模型。控制器从模拟机器人接收位置信息,并将速度命令发送到将机器人驱动到指定的位置。在模型运行时,您将调整一些参数,并观察模拟机器人的效果。

下图总结了Simulink和机器人模拟器之间的交互(图中的箭头指示ROS 2消息传输)。金宝app这/奥多姆主题传送位置信息,以及/ cmd_vel.主题传达速度命令。

任务1 - 启动机器人模拟器并配置Simulink金宝app

在此任务中,您将启动基于ROS的模拟器用于差动驱动器机器人,启动ROS Bridge ConfigureMatlab®与机器人模拟器连接。

  1. 使用说明下载虚拟机开始使用凉亭和模拟乌龟机器人

  2. 在Ubuntu桌面中,单击露台空图标开始空荡荡的露台世界。

  3. 单击ROS Bridge(潇洒)图标以启动ROS桥梁以在Simulink ROS 2节点和TurtleBot3支持的机器人之间中继消息。金宝app

  4. 在matlab命令窗口中,设置ros_domain_id.环境变量到25.匹配机器人模拟器ROS桥接设置并运行ros2主题列表要验证机器人模拟器的主题在Matlab中可见。

setenv('ros_domain_id''25')ROS2('话题''列表'
/clock /cmd_vel /gazebo/link_states /gazebo/model_states /imu /joint_states /odom /parameter_events /rosout /rosout_agg /scan /tf

任务2 - 打开现有模型

连接到ROS 2网络后,打开示例模型

open_system (“robotROS2FeedbackControlExample.slx”);

该模型实现了一种用于差分驱动移动机器人的比例控制器。在每个时间步骤中,算法朝向所需位置的机器人向前推动它。一旦达到所需位置,算法就停止了机器人。

open_system (“robotROS2FeedbackControlExample /比例控制器”);

请注意,模型中有四个可调参数(由彩色块表示)。

  • 所需位置(在模型的顶层):(x,y)坐标中所需的位置

  • 距离阈值:如果距离所需位置的距离更近,则机器人停止

  • 线速度:机器人向前的线速度

  • 获得:纠正机器人方向时的比例增益

该模型还具有仿真速率控制块(在模型的顶层)。此块确保模拟更新间隔遵循墙壁时钟运行时间。

任务3 - 配置Simulink并运金宝app行模型

在此任务中,您将使用ROS 2配置Simulink以与启用ROS的金宝app机器人模拟器通信,运行模型并观察机器人模拟器中机器人的行为。

配置ROS 2的网络配置。

  • 在下面模拟选项卡,在准备, 选择ROS工具箱> ROS网络

  • 配置ROS网络地址,将ROS 2域ID值设置为25.

  • 点击好吧要应用更改并关闭对话框。

运行模型。

  • 屏幕上的位置窗口,以便您可以观察Simulink模型和机器人模拟器。金宝app

  • 单击Simulink中的播放按钮开始模拟。金宝app

  • 在模拟运行时,双击期望的职位块并将恒定值更改为[2 3].观察机器人改变了它的方向。

  • 在模拟运行时,打开比例控制器子系统并双击线性速度(滑块)块。将滑块移动到2。观察机器人速度的增加。

  • 单击Simulink中的“停止”按钮以停止模拟。金宝app

任务4 - 观察传入消息率

在此任务中,您将观察传入消息的时间和速率。

  • 单击Simulink中的播放按钮开始模拟。金宝app

  • 打开Scope块。观察到的IsNew的输出订阅块始终为零,表明/ odom主题没有收到任何消息。绘图的水平轴表示模拟时间。

  • 在ROS网络中启动凉亭模拟器并启动ROS 2中的ROS桥,因此ROS 2网络能够通过凉亭模拟器接收发布的消息。

  • 在范围显示中,观察到IsNew输出值为1,以大约每秒20次的速度输出,以墙钟时间为单位。

与wall-clock时间同步是由于仿真速率控制块。通常,在自由运行的循环中执金宝app行Simulink仿真,其速度取决于模型和计算机速度的复杂性(参见仿真环阶段(金宝appSimulink))。这仿真速率控制block试图调节Simulink执行,以便在可能的情金宝app况下,每次更新都需要0.02秒的壁钟时间(这等于模型的基本采样时间)。更多信息请参阅区块内的注释。

此外,比例控制器的启用子系统和命令速度发布者可确保该模型仅对真正的新消息作出反应。如果未使用已启用的子系统,则模型将反复处理同样的(最近接收的)消息,导致浪费处理和冗余发布命令消息。

总结

这个例子向你展示了如何使用Simulink对一个模拟机器人进行简单的闭金宝app环控制。它还展示了如何使用Enabled子系统来减少ROS 2网络中的开销。