Desarrollo robótico - Robot Operating System (ROS)

Desarrollo Robótico

Robot Operating System
(ROS)

Vicente García Díaz – garciavicente@uniovi.es
Universidad de Oviedo, 2012

2

Tabla de contenidos

1. Introducción

2. Desarrollo con ROS

3. Comunicación entre máquinas

4. Simulador Gazebo

4

Introducción

¿Cómo eran antes todos los robots?

5

Introducción

¿Cómo son hoy los robots?

6

Introducción

¿Qué es ROS?
• Es un framework utilizado para desarrollar aplicaciones
robóticas
• Es de código abierto

Aplicaciones Robóticas

Fuente: http://people.umass.edu/~blaylock/LegoRobotics/

Hardware

7

Introducción

¿Sobre qué
hardware
funciona ROS?

8

Introducción

¿Sobre qué SO funciona ROS?

9

Introducción

Diferentes distribuciones de ROS
2010

2012

VirtualBox virtual image with Ubuntu 12.04.1 LTS and ROS Fuerte

10

Introducción

3 años de ROS (2010)

Fuente: http://www.youtube.com/watch?v=7cslPMzklVo

11

Introducción

Willow Garage

12

Introducción

¿Qué proporciona ROS?
• OBJETIVO: Crear y ejecutar código a través de diferentes
ordenadores y robots
• Funcionalidad del “núcleo”
▫ Abstracción del hardware
▫ Acceso a los componentes del hardware
▫ Mecanismo de paso de mensajes entre procesos
▫ Mecanismos de construcción, pruebas y logging
▫ Gestión de los componentes del sistema
• Funcionalidad “extra”
▫ Simuladores / visualizadores
▫ Librerías matemáticas
▫ Librerías de geometría
▫ Librerías de reconocimiento de imágenes
▫ …

13

Introducción

Principios de diseño
• Open Source
• Multiplataforma / lenguaje
▫ La comunicación se basa en XML-RPC
▫ Soporta diferentes lenguajes (C++, Python, Java, LISP,
Octave, …)
• Procesamiento distribuido
▫ Diseño modular
▫ Los procesos (NODOS) están poco acoplados
• Tool based

14

Introducción

Basado en componentes externos
• OpenCV
▫ Visión por computador
• Eigen
▫ Trabajo matricial
• ODE+Gazebo
▫ Simulador
• KDL
▫ Cinemática y Dinámica
• TREX
▫ Planificación de alto nivel

15

Introducción Sistema de ficheros

Recursos organizacionales en ROS
• Package (paquete)
▫ Es la principal unidad de organización en ROS
▫ Análogo a un paquete Java o C#

• Stack (pila)
▫ Es una colección de paquetes con funcionalidad relacionada
▫ Análogo a una librería DLL o JAR

• Node (nodo)
▫ Es un proceso ejecutable
▫ Se incluye dentro de un paquete

16


Paquetes y Pilas
• Tanto los paquetes como las pilas contienen un archivo
con metadatos
▫ Proporciona información (p.e., dependencias, flags de
compilación, …)
▫ Manifiest.xml
▫ Stack.xml

17


Estructura básica de un paquete

Package
Nodes
Topics
Services

18


Estructura básica de una pila

Stack
Package
Package Nodes
Topics
Nodes Services
Topics
Services

Package
Nodes
Topics
Services

19


Repositorios
• Son una colección de paquetes y pilas disponibles online

20


Estructura básica de un repositorio
Repository

Stack
Stack Package
Package Nodes
Package
Topics
Nodes Nodes
Services
Topics Package Topics
Services
Services
Nodes Package
Topics
Nodes
Services
Topics
Services

21


Organización general en ROS

Repository

Repository Repository
Stack

Pkge
Stack
Pkge

Repository Pkge

22


Fenómeno exponencial

23

Introducción Grafo computacional

Grafo de computación en ROS
• Principales componentes
▫ Nodes
 Services node

 Topics node
node

 Messages roscore
node
▫ Master node
▫ Parameter server node

▫ Bags

24


Nodes
• Es la unidad de procesamiento (proceso)

• Normalmente se utilizan varios nodos

• Un nodo es un ejecutable dentro de un paquete ROS

• Para la construcción de los nodos se utilizan las librerías
cliente
▫ roscpp, rospy, rosoct, roslisp, rosjava, roslua,
roscs,…

25


Topics
• Son nombres que identifican el contenido de un mensaje
• Los nodos son quienes pueden enviar y recibir mensajes
• Patrón de diseño Observer
▫ El Publisher publica mensajes de un determinado topic
▫ El Subscriber se subscribe a mensajes de un
determinado topic
subscriber

publisher node subscriber

subscriber

26


Messages
• Estructuras de datos simples que se pasan entre los
nodos
• Es el contenido de los topics
• Existen tipos primitivos estándar
▫ Integer
▫ Floating point
▫ Boolean
▫…
• Se pueden crear tipos personalizados

27


Services
• Arquitectura cliente / servidor entre nodes
• Realmente utilizan dos mensajes, uno en la solicitud y
otro en la respuesta
• El nodo “servidor” se mantiene a la espera de las
solicitudes
• Cuando el nodo “cliente” realiza una solicitud, el nodo
“servidor” realiza un procesamiento y responde al
cliente solicitud

node node

respuesta

28


Roscore
• Es una colección de nodos y programas que deben
lanzarse antes que cualquier otro elemento

• roscore ejecuta:
▫ El Master
 Guarda información sobre topics y services
 Permite la comunicación entre nodos
▫ El Parameter Server
▫ El nodo rosout

29


Bags
• Archivos para guardar y volver a ejecutar datos de
comunicación de ROS

• Sirve para memorizar una serie de órdenes y después
volver a repetirlas secuencialmente

• No es necesario repetirlas todas

30

Introducción

Comunidad
• Web principal
▫ http://www.ros.org
• Wiki
▫ http://www.ros.org/wiki/
• Ticket System
▫ http://www.ros.org/wiki/Tickets
• ROS Answers
▫ http://answers.ros.org/questions/
• The Willow Garage Blog
▫ http://www.willowgarage.com/news
• Mailing List
▫ https://code.ros.org/mailman/listinfo/ros-users

31

Introducción Wiki

Página inicial del Wiki

32

Introducción Wiki

Wiki. Páginas sobre packages

33

Introducción Wiki

Wiki. Páginas sobre stacks

35

Desarrollo con ROS Preparación inicial

Creación de un workspace
• Es un área para trabajar y crear nuevos stacks y packages
▫ ROS_PACKAGE_PATH
▫ ROS_WORKSPACE

• rosws  Para crear un nuevo workspace y/o paquete
▫ $ rosws init miworkspace /opt/ros/fuerte

• Este comando crea una serie de archivos necesarios:
setup.bash, setup.sh, setup.zsh y el archivo oculto
.rosinstall en la carpeta miworkspace

• Para activar nuestro nuevo workspace:
▫ $ source miworkspace/setup.bash

36

Desarrollo con ROS Preparación inicial

Creación de un espacio para packages
• Los nuevos paquetes necesitan estar incluidos en la variable ROS_PACKAGE_PATH

• Utilizando el comando rosws, todos los nuevos paquetes son incluidos automáticamente en la
variable ROS_PACKAGE_PATH cuando se invoca al archivo setup.bash del correspondiente
workspace
▫ $ mkdir miworkspace/mipackages
▫ $ rosws set /miworkspace/mipackages/
▫ $ source miworkspace/setup.bash

• Ahora vamos a dejar configurado el entorno para cada vez que se abra una nueva terminal
▫ $ echo "source /opt/ros/fuerte/setup.bash" >> ~/.bashrc

▫ $ echo "export ROS_PACKAGE_PATH=~/miworkspace:$ROS_PACKAGE_PATH" >>
~/.bashrc

▫ $ echo "export ROS_WORKSPACE=~/miworkspace" >> ~/.bashrc

▫ $ echo "export ROS_HOSTNAME=localhost" >> ~/.bashrc

▫ $ echo "export ROS_MASTER_URI=http://localhost:11311" >> ~/.bashrc

37

Desarrollo con ROS Sistema de archivos

Trabajo con el sistema de archivos en ROS

38


Obtención de información sobre packages
• rospack  ros + pack(age)
• Facilita la obtención de información sin necesidad de
utilizar comandos Linux como cd o ls
▫ $ rospack help

▫ $ rospack find [PACKAGE_NAME]

▫ $ rospack find timestamp_tools
▫ >> YOUR_INSTALL_PATH/stacks/driver_common/timestamp_tools

39


?
1. ¿Cómo obtendrías la lista de nombres de todos los paquetes
disponibles?

2. ¿Cómo obtendrías la lista de paquetes de los que depende el paquete
rospy? ¿de qué paquetes depende?

3. ¿Cómo obtendrías la lista de paquetes que dependen del paquete
roslang?

4. ¿Cómo obtendrías la lista de paquetes que dependen directamente
del paquete roslang?

5. ¿Cómo obtendrías la lista de posibles lenguajes cliente, utilizables
para implementar funcionalidades en ROS? ¿Qué lenguajes están
disponibles en la distribución que estamos utilizando?

40


Obtención de información sobre stacks
• rosstack  ros + stack
• Facilita la obtención de información sin necesidad de
utilizar comandos Linux como cd o ls
▫ $ rosstack help

▫ $ rosstack find [STACK_NAME]

▫ $ rosstack find navigation
▫ >> YOUR_INSTALL_PATH/stacks/navigation

41


?
1. ¿Cómo obtendrías la lista de nombres de todos las
pilas disponibles?

2. ¿Cómo obtendrías la lista de paquetes que están
dentro de la pila denominada navigation?

3. ¿En qué pila está el paquete image_geometry?

4. Utilizando únicamente un comando, averigua la
ruta física en la que se encuentra la pila que
contiene al paquete denominado gazebo

42


Navegación entre packages y stacks (I)
• roscd  ros + cd (es parte de la suite denominada rosbash)
▫ $ roscd [locationname[/subdir]]

▫ $ roscd roscpp
▫ $ pwd
▫ >> YOUR_INSTALL_PATH/share/roscpp

▫ $ roscd roscpp/cmake
▫ $ pwd
▫ >> YOUR_INSTALL_PATH/share/roscpp/cmake

1.
?
¿Con qué comando podríamos comprobar que roscpp está
realmente en la ruta YOUR_INSTALL_PATH/share/roscpp?

43


Navegación entre packages y stacks (II)
• Los comandos de ROS buscan la información en las rutas indicadas en la
variable de entorno $ROS_PACKAGE_PATH
▫ $ echo $ROS_PACKAGE_PATH
▫ >> YOUR_INSTALL_PATH/share:YOUR_INSTALL_PATH/stacks
• roscd sin argumentos te lleva al workspace apuntado por la variable de
entorno $ROS_WORKSPACE
▫ $ roscd
▫ $ pwd
▫ >> home/YOUR_USER/YOUR_WORKSPACE  p.e.,
/home/viki/miworkspace
• roscd puede llevarte directamente a la carpeta de logs
▫ $ roscd log

44


Listado de archivos de un package o stack
• rosls  ros + ls (es parte de la suite denominada rosbash)
▫ $ rosls [locationname[/subdir]]

▫ $ rosls navigation
▫ >> Listado con archivos de la pila navigation

▫ $ rosls navigation/move_base
▫ >> Listado con archivos del paquete move_base

• La tecla TABULADOR ayuda a completar el nombre de paquetes y
pilas
▫ $ roscd roscpp_tut<<< pulsa la tecla TAB >>>
▫ $ roscd tur<<< pulsa la tecla TAB >>

45


?
1. ¿Cuántas de las carpetas contenidas en la pila
image_common son realmente paquetes?
¿Cómo lo sabríamos?

2. ¿En qué pila están contenidas los paquetes
roscpp_tutorials y turtlesim?

46

Desarrollo con ROS Creación de un package

Creación de un nuevo package
• roscreate-pkg  Permite crear un paquete ROS y su contenido
básico
▫ $ roscreate-pkg [package_name]
▫ $ roscreate-pkg [package_name] [depend1] [depend2]…
▫ >> Paquete creado

▫ $ roscd
▫ $ cd mipackages/
▫ $ roscreate-pkg mistutoriales std_msgs rospy roscpp

• Se crean los siguientes archivos:
▫ CMakeLists.txt
▫ Include/mistutoriales/
▫ mainpage.dox
▫ Makefile
▫ manifest.xml
▫ Src/

47


?
1. Crea un nuevo paquete dentro de mipackages llamado
mispruebas que dependa de los paquetes std_msgs,
rospy, roscpp y roslisp

2. ¿Con qué comando comprobarías la ruta de cada uno de
los dos paquetes creados anteriormente (mistutoriales y
mispruebas)?

3. Muestra las dependencias directas del paquete
mistutoriales

4. Muestra las dependencias directas e indirectas del
paquete mistutoriales

48


Manifiest.xml
• $ cat manifest.xml
<package>
<description brief="mistutoriales">

mistutoriales

</description>
<author>viki</author>
<license>BSD</license>
<review status="unreviewed" notes=""/>
<url>http://ros.org/wiki/mistutoriales</url>
<depend package="std_msgs"/>
<depend package="rospy"/>
<depend package="roscpp"/>

</package>

49


Construcción del package
• rosmake  ros + make
• Permite construir los paquetes teniendo en
cuenta sus dependencias
▫ $ rosmake [package]
▫ $ rosmake [package1] [package2]…

▫ $ rosmake mistutoriales mispruebas
▫ >> Paquetes construidos (compilados)

50

Desarrollo con ROS Motor de ejecución y nodes

Inicio del motor de ejecución de ROS
• roscore  ros + core
▫ $ roscore
• Es una colección de nodos y programas básicos necesarios
para trabajar con ROS
• Es esencial para que los nodos puedan comunicarse
• Sirve para inicializar el:
▫ El Master
▫ El Parameter Server
▫ El nodo rosout
• Se pueden cambiar los nodos que se cargan con roscore
▫ $ roscd roslaunch/resources
▫ $ cat roscore.xml

51


Obtención de información sobre nodes (I)
• rosnode  ros + node
• Muestra información sobre los nodos que se están
ejecutando
▫ $ rosnode help

▫ $ rosnode list

▫ $ rosnode info [node]

1. ¿Cuántos nodos se están ejecutando “por defecto”?
?
2. Muestra información sobre él/ellos

52

Desarrollo con ROS Topics

Obtención de información sobre nodes (II)

Node [/rosout]
Publications:
* /rosout_agg [rosgraph_msgs/Log]

Subscriptions:
* /rosout [unknown type]

Services:
* /rosout/set_logger_level
* /rosout/get_loggers

contacting node http://localhost:35579/ ...
Pid: 23792

53


Ejecución de nodes
• Se necesitan los paquetes turtlesim y rxtools
▫ $ sudo apt-get install ros-<distro>-rx ros-
<distro>-turtlesim
• rosrun  ros + run
• Para ejecutar nodos que están dentro de un paquete
▫ $ rosrun [package_name] [node_name]

▫ $ rosrun turtlesim turtlesim_node

• Se puede personalizar el nombre de los nodos
▫ $ rosrun [package_name] [node_name]
__name:=[nuevo_nombre]

54


?
1. Muestra la lista de todos los nodos que se están
ejecutando en este momento

2. Intenta detener, mediante un comando de ROS el
nodo que está ejecutando la ventana de la tortuga

3. Vuelve a ejecutar el nodo turtlesim_node, pero
ahora cambiale el nombre a mi_tortuga

4. Muestra la lista de todos los nodos en
funcionamiento

55


Comunicación entre nodos
• Antes de continuar, habrá que ejecutar
un nuevo nodo además de mi_tortuga
▫ $ rosrun turtlesim
turtle_teleop_key

• Ambos nodos se están comunicando
mediante un Topic de ROS

• Turtle_teleop_key está publicando las
pulsaciones de las teclas sobre el topic

• Mi_tortuga está subscrito al topic para
recibir las pulsaciones de las teclas

56


Grafo de información sobre topics
• rxgraph  Muestra los nodos y los topics (temas) que
actualmente se están ejecutando
▫ $ rxgraph

57


Obtención de información sobre topics (I)
• rostopic  ros + topic
• Muestra información sobre los topics
▫ $ rostopic

▫ $ rostopic echo [topic]
▫ $ rostopic echo /turtle1/command_velocity

1. ¿Ves algo? ¿Qué ocurre? ¿Cómo podría verse
información útil? ?
2. ¿Ha cambiado el grafo mostrado por rxgraph?

58


Obtención de información sobre topics (II)
▫ $ rostopic list -h
▫ $ rostopic list -v

Published topics:
* /turtle1/color_sensor [turtlesim/Color] 1 publisher
* /turtle1/command_velocity [turtlesim/Velocity] 1 publisher
* /rosout [rosgraph_msgs/Log] 3 publishers
* /rosout_agg [rosgraph_msgs/Log] 1 publisher
* /turtle1/pose [turtlesim/Pose] 1 publisher

Subscribed topics:
* /turtle1/command_velocity [turtlesim/Velocity] 2 subscribers
* /rosout [rosgraph_msgs/Log] 1 subscriber

59

Desarrollo con ROS Topics (Messages)

Obtención de información sobre messages
• Para que un publicador y un subscriptor puedan entenderse,
han de utilizar el mismo tipo de mensaje
• El tipo de un topic es equivalente a pensar en el tipo de
mensaje que se publica sobre el topic
▫ $ rostopic type [topic]
▫ $ rostopic type /turtle1/command_velocity

• rosmsg  ros + msg (message)
• Para ver los detalles de un mensaje
▫ $ rosmsg

▫ $ rosmsg show [message]
▫ $ rosmsg show turtlesim/Velocity

60


?
1. ¿A qué topic está subscrito el nodo rosout?

2. ¿Qué tipo tiene dicho topic?

3. ¿Qué tipo de datos manejan los mensajes
asociados a dicho topic?

61


Publicación de datos sobre un topic
▫ $ rostopic pub [topic] [msg_type] [args]

▫ $ rostopic pub -1 /turtle1/command_velocity
turtlesim/Velocity -- 2.0 1.8

▫ $ rostopic pub /turtle1/command_velocity
turtlesim/Velocity -r 1 -- 2.0 -1.8

62


Frecuencia de publicación de messages
▫ $ rostopic hz [topic]
▫ $ rostopic hz /turtle1/command_velocity

1. ¿Con qué frecuencia se publica el topic turtle1/pose? ?
2. ¿Qué tipo de datos manejan los mensajes asociados a
dicho topic?
3. Crea un nuevo subscriptor para mostrar la información que
se publica con el topic turtle1/pose
4. ¿Cambia el grafo?
5. Crea un nuevo subscriptor para obtener el color dado por
el sensor de la tortuga

63


Información gráfica sobre los datos
• rxplot  Muestra los nodos y los topics (temas) que actualmente
se están ejecutando
▫ $ rxplot [topic][field1:field2:…]
▫ $ rxplot turtle1/pose/x:y

64

Desarrollo con ROS Services y Parameters

Obtención de información sobre services
• rosservice  ros + service
• Los servicios son otra forma de comunicación entre nodos
• Permiten enviar un request y recibir una response
▫ $ rosservice

▫ $ rosservice list –n
▫ $ rosservice type clear

▫ $ rosservice call [service] [args]
▫ $ rosservice call clear
• rossrv  ros + srv (service)
• Para ver los detalles de un servicio
▫ $ rossrv

▫ $ rossrv show [service]

65


?
1. Muestra, utilizando un único comando, el nodo, la URI, el
tipo y los argumentos que acepta el servicio spawn

2. Muestra los detalles del tipo de servicio spawn (es decir,
los datos que acepta como entrada y como salida)

3. Invoca al servicio spawn pasándole como parámetros 3 2
0.4 "“, ¿qué ocurre?

4. Vuelve a invocar el servicio con otros parámetros, ¿para
qué sirve el último parámetro?

66


Obtención de información sobre parameters
• rosparam  ros + parameter
• Los parámetros permiten manipular y guardar datos en el ROS
Parameter Server
• Diferentes tipos de datos:
▫ Integer  1
▫ Float  1.0
▫ String  hello
▫ Boolean  true
▫ List  [1, 2, 3]
▫ Dictionary  {a: b, c: d}
• Utilización
▫ $ rosparam

▫ $ rosparam list
▫ $ rosparam get background_r
▫ $ rosparam set background_r 255
▫ $ rosservice call clear

67


Obtención de información sobre parameters
• rosparam  ros + parameter
• Se puede obtener información de todos los parámetros
almacenados en el servidor al mismo tiempo
▫ $ rosparam get /

• Para guardar todos los parámetos en formato YALM
▫ $ rosparam dump params.yaml
▫ $ cat params.yaml

• Para recuperar todos los parámetos en formato YALM
▫ $ rosparam load params.yaml

1. Pon el color del fondo de la pantalla de la tortuga en ?
verde

68

Desarrollo con ROS Depuración

Inicio del sistema de depuración
• rxconsole  Para ver mensajes de depuración
• rxloggerlevel  Para cambiar el nivel de detalle
• Para ver el funcionamiento vamos a cerrar todos los
nodos y dejar solamente roscore ejecutado
▫ $ rxconsole
▫ $ rxloggerlevel

69


?
1. Inicia el nodo turtlesim_node (mi_tortuga)

2. Inicia el nodo turtle_teleop_key

3. ¿Qué muestra el logger?

4. Mueve con las flechas la tortuga hasta la pared (borde de
la pantalla)

5. ¿Qué muestra el logger?

6. Cambia el nivel de criticidad que tiene ros.turtlesim de
Info a Debug ¿Qué ocurre ahora?

70


Niveles de criticidad
• Los niveles tienen el siguiente orden:
▫ Fatal  mayor prioridad
▫ Error
▫ Warn
▫ Info
▫ Debug  menor prioridad

• Se selecciona un nivel y se obtienen todos los mensajes
de igual o superior prioridad (criticidad)

71

Desarrollo con ROS roslaunch

Ejecución de un grupo de nodes
• roslaunch  ros + launch
• Para ejecutar varios nodos al mismo tiempo (definidos
en un fichero)
▫ $ roslaunch [package] [filename.launch]
• Para crear el fichero launch
▫ Paramos todos los nodos que se estaban ejecutando para empezar de cero
▫ $ roscd mistutoriales
▫ $ mkdir launch
▫ $ cd launch
▫ El siguiente paso es ir a la ruta
Homemiworkspacemipackagemistutoriales y crear un
archivo llamado turtlemimic.launch

72


Turtlemimic.launch
<launch>

<group ns="turtlesim1">
<node pkg="turtlesim" name="sim" type="turtlesim_node"/>
</group>

<group ns="turtlesim2">
<node pkg="turtlesim" name="sim" type="turtlesim_node"/>
</group>

<node pkg="turtlesim" name="mimic" type="mimic">
<remap from="input" to="turtlesim1/turtle1"/>
<remap from="output" to="turtlesim2/turtle1"/>
</node>

</launch>

73


Lanzamiento del archivo .launch
• Para ejecutar las dos tortugas “gemelas”
▫ $ roslaunch mistutoriales turtlemimic.launch
1. Publica datos sobre una tortuga, para que las dos
tortugas den vueltas
?

74

Desarrollo con ROS rosed

Edición de archivos de un paquete
• rosed  ros + edit (es parte de la suite denominada
rosbash)
▫ $ rosed [package_name] [filename]

▫ $ rosed roscpp Logger.msg
▫ $ rosed [package_name] <tab>

• Si no funciona es que no está instalado el editor
utilizado por defecto
▫ $ sudo apt-get install vim

75

Desarrollo con ROS Creación de messages y services

Creación de messages y services
• Los paquetes pueden contener dos carpetas especiales:
▫ msg  Contiene archivos para describir mensajes
▫ srv  Contiene archivos para describir servicios
• Los archivos están compuestos de texto plano con un
tipo y nombre por línea. Tipos:
▫ int8, int16, int32, int64, float32, float64, string, time,
duration, variable-length array[], fixed-length array[C]
• Existe un tipo especial que es Header

76


Creación de un message
• Crearemos un mensaje en el paquete previo
▫ $ mkdir msg
▫ $ echo "int64 num" > msg/Num.msg

• Tenemos un archivo de texto, falta crear el código fuente
para los diferentes lenguajes (C++, Python, …)

• Hay que abrir CMakeLists.txt del paquete
mistutoriales y eliminar el comentario (#) en la línea
rosbuild_genmsg()

1. Utiliza un comando de ROS para que muestre el contenido
del mensaje que acabamos de crear
?

77


Creación de un service
• Crearemos un servicio en el paquete previo
▫ $ mkdir srv
• En este punto podríamos crear un servicio “a mano” pero vamos a
utilizar una herramienta de ROS para copiar archivos entre
paquetes
▫ $ roscp [package_name] [file_to_copy_path] [copy_path]
▫ $ roscp rospy_tutorials AddTwoInts.srv srv/AddTwoInts.srv
• Hay que abrir CMakeLists.txt del paquete mistutoriales y
eliminar el comentario (#) en la línea rosbuild_gensrv()

1. Utiliza un comando de ROS para que muestre el contenido del
servicio que acabamos de crear
2. ¿Qué ocurre si hacemos lo mismo pero sin indicar el nombre del
paquete
?

78


Compilación de messages y services
• Necesitamos volver a generar código para los diferentes
lenguajes
▫ $ rosmake mistutoriales

• Genmsg genera una carpeta msg_gen

• Gensrv genera una carpeta srv_gen

79

Desarrollo con ROS Creación de publishers y subscribers

Creación de un publisher
• La idea es crear un nodo “publicador” que emita un mensaje
▫ $ mkdir scripts

80


Creación de un subscriber
• La idea es crear un nodo “subscriptor” que se subscriba a la emisión de un mensaje
▫ $ scripts/listener.py
▫ $ chmod +x scripts/listener.py

▫ $ make

81


?
1. Cierra todo lo que estuviera ejecutándose referido a ROS

2. Inicia el core de ROS

3. Ejecuta el nodo talker

4. Ejecuta el nodo listener

5. ¿Qué aspecto tiene el grafo que muestra las relaciones entre
nodos?

6. ¿En qué carpeta se encuentra la definición del mensaje String?

82

Desarrollo con ROS Creación de services y clients

Creación de un service
• La idea es crear un nodo “servicio” que sume dos números
▫ $ scripts/sumador.py
▫ $ chmod +x scripts/sumador.py

83


Creación de “cliente” que utilice el servicio creado previamente
• La idea es crear un nodo
un client
▫ $ scripts/sumador.py
▫ $ chmod +x scripts/cliente_sumador.py

▫ $ make

84


?
1. Cierra todo lo que estuviera ejecutándose referido a ROS

2. Inicia el core de ROS

3. Ejecuta el nodo sumador

4. Ejecuta el nodo cliente_sumador

5. ¿Qué aspecto tiene el grafo que muestra las relaciones entre nodos?

6. ¿En qué carpeta se encuentra la definición del servicio AddTwoInts?

85

Desarrollo con ROS Trabajo con archivos .bag

Guardar y recuperar datos
• Vamos a guardar datos, pero primero inicializamos el sistema
▫ $ roscore
▫ $ rosrun turtlesim turtlesim_node
▫ $ rosrun turtlesim turtle_teleop_key
▫ $ rostopic list -v

Published topics:
* /turtle1/color_sensor [turtlesim/Color] 1 publisher
* /turtle1/command_velocity [turtlesim/Velocity] 1 publisher
* /rosout [roslib/Log] 2 publishers
* /rosout_agg [roslib/Log] 1 publisher
* /turtle1/pose [turtlesim/Pose] 1 publisher

Subscribed topics:
* /turtle1/command_velocity [turtlesim/Velocity] 1 subscriber
* /rosout [roslib/Log] 1 subscriber>

86


Guardar datos
• rosbag  ros + bag
• Para guardar datos generados
▫ $ mkdir bagfiles
▫ $ cd bagfiles
▫ $ rosbag record -a
• Ahora estamos guardando los datos de todos los temas
publicados…

• Para probarlo podemos mover la tortuga…

• Una vez publicados varios mensajes, se puede cerrar la aplicación
rosbag y ver el archivo generado

87


bag: 2009-12-04-15-02-56.bag
Visualizar datos version: 1.2
start_time: 1259967777871383000
end_time: 1259967797238692999
• rosbag  ros + bag length: 19367309999
topics:
• Se puede saber lo que - name: /rosout
hay en un archivo bag count: 2
▫ $ rosbag info datatype: roslib/Log
<your bagfile> md5sum: acffd30cd6b6de30f120938c17c593fb
- name: /turtle1/color_sensor
count: 1122
datatype: turtlesim/Color
md5sum: 353891e354491c51aabe32df673fb446
- name: /turtle1/command_velocity
count: 23
datatype: turtlesim/Velocity
md5sum: 9d5c2dcd348ac8f76ce2a4307bd63a13
- name: /turtle1/pose
count: 1121
datatype: turtlesim/Pose
md5sum: 863b248d5016ca62ea2e895ae5265cf9

88


Recuperar datos (volver a ejecutar)
• rosbag  ros + bag
• Para volver a enviar los mensajes grabados
▫ $ rosbag play <your bagfile>

1. Crea un bag denominado mibolsa que sólo guarde los temas

?
/turtle1/command_velocity y /turtle1/pose

2. Sin mover la tortuga, guarda los mensajes durante un tiempo y
visualiza el contenido de mibolsa

3. ¿Cuántos tipos de mensajes se guardan?¿Por qué?

90

Comunicación entre máquinas

¿Cuál es la idea?
• Trabajar con ROS utilizando más de una máquina

• ROS está diseñado con el trabajo distribuido en mente

• Idealmente un nodo no debe tener en cuenta en qué
máquina se está ejecutando

• Se podría mover a otra máquina…

• …aunque no siempre es adecuado

91


Pasos a realizar
1. Sólo hace falta un master (core), por lo que hay que elegir
la máquina en la que se ejecutará

2. Todos los nodos han de configurarse para utilizar el mismo
master
▫ ROS_MASTER_URI

3. Debe existir una conectividad entre los equipos completa
en ambas direcciones

4. Cada máquina debe tener un nombre asignado, conocido
por las otras máquinas

92


Comandos involucrados
• $ hostname  devuelve el nombre del equipo
• Iniciamos el master en una máquina llamada “LIDER”
▫ $ ssh LIDER
▫ $ roscore
• Iniciamos un nodo en “LIDER”
▫ $ ssh LIDER
▫ $ export ROS_MASTER_URI=http://LIDER:11311
▫ $ rosrun rospy_tutorials listener
• Iniciamos un nodo en otra máquina llamada “TRABAJO”
▫ $ ssh TRABAJO
▫ $ export ROS_MASTER_URI=http://LIDER:11311
▫ $ rosrun rospy_tutorials talker

94

Simulador Gazebo

¿Qué es Gazebo?
• No siempre disponemos de los robots reales

• Y a veces no queremos utilizarlos para probarlos bajo
ciertas condiciones

• En esos casos se suele utilizar un simulador

• Gazebo es uno de los más conocidos y completos

• Se integra perfectamente con ROS

95

Simulador Gazebo

Arrancando Gazebo
• Con un mundo virtual vacio (estandard)
▫ $ roslaunch gazebo_worlds empty_world.launch

96

Simulador Gazebo

Inserción de modelos en el mundo
• Modelo de un robot PR2
▫ $ sudo apt-get install ros-fuerte-pr2-simulator
▫ $ rosmake pr2_gazebo
▫ $ roslaunch pr2_gazebo pr2.launch

97

Simulador Gazebo

Obtención de datos del robot
• Obtención del estado del robot
▫ Todos los topics del robot
 $ rostopic list
▫ Sólo los que contengan la palabra “base_”
 $ rostopic list | grep base_
/base_bumper
/base_controller/command
/base_controller/state
/base_hokuyo_node/parameter_descriptions
/base_hokuyo_node/parameter_updates
/base_odometry/odom
/base_odometry/odometer
/base_odometry/state
/base_pose_ground_truth
/base_scan

98

Simulador Gazebo

?
1. Obtén el estado actual del odómetro (mostrando lo publicado en un topic)

2. Ejecuta un grupo de nodos que están en el archivo teleop_keyboard.launch,
dentro del paquete pr2_teleop. ¿Para qué parece servir?

3. ¿Cambia el estado actual del odómetro?

4. Manteniendo todo abierto, muestra información sobre el topic llamado
/base_controller/command. ¿Qué tipo de mensaje utiliza? ¿De qué nodo
obtiene su información? ¿Qué nodo obtiene información de este topic?

5. ¿Cuál es la composición del tipo de mensaje llamado geometry_msgs/Twist?

99

Simulador Gazebo

Control del robot
• En lugar de mover el robot mediante un nodo ya construido,
podremos utilizar el comando rostpic pub para publicar mensajes
de tipo geometry_msgs/Twist
▫ $ rostopic pub /base_controller/command
geometry_msgs/Twist –r 15 '{linear: {x: 1.0, y: 0.0,
z: 0.0}, angular: { x: 0.0, y: 0.0, z: -0.6} }‘

▫ $ rostopic pub -r 15 /base_controller/command
geometry_msgs/Twist '{linear: {x: 1.0, y: 0.0, z:
0.0}, angular: { x: 0.0, y: 0.0, z: 0.4} }’

• Los valores deberían verse reflejados en el nodo
/base_odometry/state
?
1. Escribe el código de un nodo en un nuevo paquete para
indicarle la velocidad al robot. Pruébalo

100

Simulador Gazebo

?
1. Muestra información sobre el topic llamado /base_scan. ¿Qué tipo de
mensaje utiliza? ¿De qué nodo obtiene su información? ¿Qué nodo obtiene
información de este topic?

2. ¿Cuál es la composición del tipo de mensaje llamado
sensor_msgs/LaserScan?

3. Obtén (subscríbete) únicamente el primer mensaje que se envíe a través del
topic /base_scan (utiliza un comando de ROS)

4. Escribe el código de un nodo en un nuevo paquete para
obtener los datos recibidos en el escáner. Pruébalo

101

Bibliografía

• ROS - http://www.ros.org

• Gazebo - http://http://gazebosim.org/

Desarrollo robótico - Robot Operating System (ROS)

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