Queremos um drone autônomo com software robusto, algorítmos de estimação de posição, visão computacional, máquinas de estados e softwares de segurança...

Um projeto complexo como esse é muito difícil para ser implementado "do zero" por qualquer indivíduo sozinho, ou até mesmo um laboratório ou instituição.

Palavras da organização ROS

Pra um projeto como esse, é necessário trabalho colaborativo para o desenvolvimento de softwares de robótica, e é exatamente pra isso que o ROS existe.

ROS was designed specifically for groups [ ... ] to collaborate and build upon each other's work

ROS is an open-source, meta-operating system for your robot, a flexible framework for writing robot software. It is a collection of tools, libraries, and conventions that aim to simplify the task of creating complex and robust robot behavior across a wide variety of robotic platforms.

Mas pera, o que é um framework?

Conjunto de ferramentas (softwares), para abstrair códigos comuns, de funcionalidade "genérica" em um projeto.

Dá uma olhada no que esse bb(ROS) pode te oferecer

Usamos o ROS conforme as necessidades do projeto em que estamos trabalhando

• MAVROS
• CvBridge
• Gazebo
• bebop_driver, bebop_autonomy, bebop_msgs, bebop tools, et cetera
• Whatever framework we eventually need

É só clicar aqui

E, para ter acesso a todos os packages ROS, Clique aqui

A partir disso, cada package (exceto os padrões) tem sua documentação e instalação separadas do ROS, em suas próprias plataformas.

Processos computacionais - Programas que escrevemos.

Desenvolvidos usando uma biblioteca ros (roscpp em C++, e rospy em python)

Programas que compartilham a informações por meio mensagens em tópicos

Uma estrutura de dados (uma classe) composta de tipos primitivos, que será usada para a comunicação nos tópicos.

• Ex: mavros_msgs/OpticalFlowRad:

  Composta por:

  std_msgs/Header header uint32 seq time stamp string frame_id uint32* integration_time_us float32 integrated_x float32 integrated_y float32 integrated_xgyro float32 integrated_ygyro float32 integrated_zgyro int16 temperature uint8 quality uint32 time_delta_distance_us float32 distance

ROS ≈ Fórum

Topicos são um nome para identificar o conteúdo da mensagem

Os Nodes podem obter os dados de um tópico se inscrevendo nele - Nodes Subscriber - ou mudar os dados desse tópico publicando nele - Nodes Publishers.

• rostopic list - lista todos os tópicos ativos
• rostopic info [nome do tópico] - te diz
  • O tipo de mensagem publicada
  • Os publisher e subscribers
• rosmsg show [tipo de mensagem] - passa todos os parametros da mensagem
• rostopic echo - te mostra tudo que está sendo publicado nesse tópico
• Mostrar integracao_controle.py com interface

Durante a execução do ROS, usar o comando

rostopic pub [nome do tópico] [mensagem]

Modelo mais apropriado pra "request/reply interactions" - comunicação direta entre nodes - que não são possiveis com a comunicação unilateral dos tópicos. Definido por duas estruturas de mensagens ( uma pro request e outra pro reply).

• Ex: /mavros/cmd/arming

  Como obter:

• rosservice list - lista todos os servers ativos.

• rosserver info [nome do tópico] - te diz

  • O node que recebe o request
  • O tipo de mensagem de request
  • Os argumentos da mensagem

• Mostrar rqt_graph com alguma state machine

• Mostrar rqt_plot

Durante a execução do ROS, usar o comando

rosservice call [nome do service] [argumentos]

Estrutura de organização dos nodes - 1 package pode ter diversos nodes Pense em um pacote de nodes

• um arquivo CMakeLIsts.txt
• um arquivo package.xml
• uma pasta src - para códigos (principalmente em C) que serão compilados

• uma pasta include para definir headers (que devem ser especificados no CMakeLists.txt)
• uma pasta msg para definir e criar mensagens específicas do package
• uma pasta srv para definir Services específicos do package
• uma pasta scripts para executáveis PS. o comando catkin_create_pkg cria isso tudo sozinho pra vc Na dúvida, rospack help

Esses packages são organizados em um catkin workspace, que nos permite trabalhar com packages ROS e compilar códigos em C++ facilmente.

opt/ros/[sua versao]/share/turtlesim

rosrun turtlesim turtlesim_node

import rospy

import mavros_msgs

Criando os Publishers

Para isso, precisamos especificar:

• O tópico a ser publicado

• O tipo de mensagem a ser publicada

• O queue_size

  • Mensagens a serem publicadas são guardadas numa lista (vc pode publicar em frequências diferentes do seu rospy.Rate). O queue_size estabelece o número máximo de mensagens a serem guardadas antes de serem descartadas.

• queue_size pequeno - o último valor interessa mais/alta taxa de atualização

  • queue_size grande - previne perda de dados (ex: botão)

pose_sub = Publisher('/mavros/setpoint_position/pose',PoseStamped, queue_size=10)

Durante a execução do programa, publicaremos as mensagens passando um objeto - neste exemplo, um objeto do tipo PoseStamped - para o publisher.

pose_sub.publish(goal_position)

Criando os Subscribers

Para isso, precisamos especificar, além dos parâmetros da criação dos publishers, uma função de callback, que deve ser definida antes do subscriber. Esta, será responsável pelo tratamento dos dados recebidos pelo subscribers.

Ex: statesub = rospy.Subscriber('/mavros/state', State, state_callback)

Onde a função armado_callback deve ser definida com um parâmetro - que será nesse caso, um objeto State -.

def state_callback(state_data):

Dentro da função de callback, podemos acessar atributos do state_data, como

state_data.mode

Definindo os Services necessários

Precisaremos de 2 services para decolar o drone

• Server para armar o drone
• Server para mudar o modo de voo

arm = rospy.ServiceProxy('/mavros/cmd/arming', mavros_msgs.srv.CommandBool)

Durante a execução do programa, esse service vai ser chamado de modo semelhante a uma função para a qual - neste exemplo - passamos um parametro do tipo mavros_msgs.srv.CommandBool

arm(True)

• procurar, com algum editor de texto, ocorrências do nome do computador cujo catkin_ws se origina e substituir todas pelo nome do computador no qual esse está sendo configurado