# Практика с Turtlesim Теперь, для того чтобы немного лучше понять прочитанное ранее, давайте немного поработаем ROS. Делать это можно используя встроенный симулятор. **Turtlesim** - это очень простой симулятор робота, который может перемещаться в двухмерном пространстве. Он удобен для того, чтобы освоить базовые принципы управления такими роботами. ## Робот с дифференциальным приводом В программе `turtlesim` мы можем эмулировать робота с так называем дифференциальным приводом. На таком роботе на одной оси установлены два мотора, которые могут вращаться в любом направлении. ![](https://368069091-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2FOSXnrt0c9kcKOFr9q6qb%2Fuploads%2FwGqLTcjRjpk7Sn5fTkXp%2Frobo_dif.png?alt=media) Если у робота оба мотора вращаются в одном направлении, то такой робот едет прямо вперед. Если моторы вращаются на разные стороны, робот поворачивается на месте. Если скорости вращения ведущих колес разные, то робот будет выполнять поворот в ту сторону, в которой скорость вращения ведущего колеса меньше по отношению ко второму ведущему колесу. Любой робот или другой объект в пространстве имеет шесть степеней свободы (DOF). Первые три степени свободы - это координаты робота в пространстве (x,y,z). Остальные три степени свободы относятся к ориентации робота в пространстве. Это такие значения, как крен, тангаж и рыскание. Робот с дифференциальным приводом перемещается в двухмерной плоскости (2D) (робот не может летать), и его положение в любой момент можно описать двумя координатами Х и Y, лежащими в горизонтальной плоскости. При этом курс робота обозначается как θ (theta). Этих данных вполне достаточно, чтобы описать положение робота с дифференциальным приводом. ## Запись в топик Управляя перемещением робота в пространстве, в большинстве случаев используют схему управления скоростями по степеням свободы. Мы передаем роботу скорости, которые мы хотим, чтобы он "выполнил", и робот начинает движение с заданной скоростью. При этом скорости могут как быть "линейные", то есть скорости по осям X Y Z, так и угловые для задания вращения. Если мы передадим нулевые скорости, то робот должен остановиться. Для такой системы управления в ROS уже создано стандартное сообщение `geometry_msgs/Twist` ``` rosmsg info geometry_msgs/Twist === geometry_msgs/Vector3 linear float64 x float64 y float64 z geometry_msgs/Vector3 angular float64 x float64 y float64 z ``` Для нашего дифференциального робота актуальными являются всего два значения - это линейная скорость по оси робота X `linear.x` (скорость движения робота вперед) и угловая скорость вращения вдоль по оси Z `angular.z`. Других степеней свободы дифференциальный робота не имеет. Но, например, коптер имеет все доступные степени свободы. Попробуем управление робота. Если не запущен, то на забывайте, запустите команду `roscore &` \ Как мы помним знак & запускает ее в фотоном режиме, по этому если после системых сообщений нажать еще раз ввод - она освободит терминал. Запустите команду `rostopic list` Вы увидите что у вас существуют два основных топика: /rosout\ /rosout\_agg Это служебные топики которые существуют всегда пока запущен ROS Теперь запустим симулятор **turtlesim**, запустите команду `rosrun turtlesim turtlesim_node` Теперть откройте новый терминал (в этом вы запустили программу симулятора и он "занят") В нем снова запустите команду `rostopic list` Вы увидите что у вас появилось три новых топика: ``` rostopic list === /rosout /rosout_agg /turtle1/cmd_vel /turtle1/color_sensor /turtle1/pose ``` Топик `/turtle1/cmd_vel` Отвечает за перемещение, давайте публикуем в него данные со скоростями и посмотрим, что происходит. Установим линейную скорость на 0.5 м/с и угловую 1 рад/с. и будем публиковать данные с частотой 10 герц (параметр -r 10). {% hint style="info" %} **Важно!** Вам не надо перебивать всю команду которая написана внизу! Вы набираете: rostopic pub /t после чего нажимаете TAB и линукс дополнит строку до `rostopic pub /turtle1/` он сделал так потому что у вас дальше есть 3 разных топика, поскольку мы хотим писать в `cmd_vel` то необходимо добавить пару букв `rostopic pub /turtle1/cm` снова нажать TAB, линукс дополнит до rostopic pub /turtle1/cmd\_vel Дальше, нажав два раза TAB линукс дополнит все остальные параметры до вида как *приведен ниже. Важно понимать что не смотря на форматирование это одна строка и перемещаться по ней можно только стрелками вправо и влево.* {% endhint %} Продолжим. Параметр `-r 10` означающий публикацию данного сообщения с частотой 10 герц дописываем в конце строки. Внесем значения скоростей: ``` rostopic pub /turtle1/cmd_vel geometry_msgs/Twist "linear: x: 0.5 y: 0.0 z: 0.0 angular: x: 0.0 y: 0.0 z: 1.0" -r 10 ``` Черепашка начнет движение по окружности. Для остановки публикации нажмите Ctrl+C - эта комбинация клавиш прекратит работу программы публикации. Теперь если нажать стрелочку вверх у терминал вам предложит снова только что введенную команду. Поменяйте параметры на свое усмотрение - понаблюдайте за поведением черепахи в симуляторе. ## Получение данных Мы смогли управлять перемещением робото, публикуя сообщения в его управляющий топик. Следующий важный вопрос - это получение данных из топика, например о его положении (Одометрии). > **Одометрия** (Odometry — от греческих слов hodos («перемещение», «путешествие») и metron («мера», «измерять»)) — использование данных о движении приводов (колес) для оценки перемещения. Стандартной схемой определения одометрии робота является использование энкодеров, считывающих угол поворота колёс. Зная радиус колес, скорость вращения и геометрию рамы робота, мы можем оценить путь пройденный роботом. Симулятор turtlesim "рассчитывает" такие данные, и мы можем их получить. Данные о положении черепахи в симуляторе доступны в топике `/turtle1/pose` тип сообщения `turtlesim/Pose`. Выведем эти данные. Запустим робота в какое либо движение (как мы это делали выше) Откроем новый терминал, и запустим в нем команду `rostopic echo /turtle1/pose` ``` === x: 9.80225086212 y: 6.08695411682 theta: -1.66393887997 linear_velocity: 0.0 angular_velocity: 0.0 ``` Если робот двигается, то мы увидим, что данные меняются.
{% hint style="info" %} **Это практический пример того как устроено взаимодействие в ROS - вы пишите сообщение с параметрами в топик - устройство его исполняет. Такого же поведения вам необходимо будет добиться для своих устройств собранных на базе Arduino. Об этом в следующей главе.** {% endhint %} **Видео иллюстрирующее написанное выше** {% embed url="" %}