This tutorial is created by Rosbotics Ambassador 014 Anderson 

Rosbotics Ambassador Program https://www.theconstruct.ai/rosbotics-ambassador/)

O que nós vamos aprender:

1. Como utilizar a plataforma ROS Development Studio e um rosject público
2. Como lançar uma simulação já preparada com o robô Turtlebot3
3. Como identificar tópicos, tipos e mensagens importantes
4. Como estruturar um arquivo Python que combina publisher e subscriber

Lista de recursos usados neste post:

1. Use este rosject: https://app.theconstructsim.com/l/5e54e304/
2. The Construct: https://app.theconstructsim.com/
3. ROS Courses: ROS Basics in 5 Days (Python) https://app.theconstructsim.com/Course/55

Panorama
Uma dúvida recorrente de desenvolvedores ROS iniciantes é como combinar publisher e subscriber no mesmo arquivo. Neste exemplo, vamos utilizar um dos robôs mais famosos, TurtleBot3, para fazer uma demonstração virtual.

Abrindo o rosject
Para seguir este tutorial, será útil e conveniente usar um rosject (que a grosso modo é um projeto ROS configurado para rodar um exemplo).
Acesse o link:
https://app.theconstructsim.com/l/5e2b6017
Clique no botão vermelho “RUN”:

Lançando a simulação exemplo:
Abra um terminal clicando no ícone indicado na figura:

Na janela do primeiro terminal, insira o comando:

roslaunch realrobotlab main.launch

Você será apresentado à uma janela do Gazebo como esta:

Você pode sempre revisitar a janela do Gazebo clicando em “Open Gazebo”:

Nesta janela, você tem a visualização da sua simulação com o TurtleBot3 presente.

Identificando os tópicos importantes:
Num segundo terminal (clique no botao “+” para criar abas diferentes), insira o comando:

rostopic list

Você verá algo como isto:

user:~$ rostopic list/clock
/cmd_vel/cv_camera/camera_info
/cv_camera/image_raw
/cv_camera/image_raw/compressed
/cv_camera/image_raw/compressed/parameter_descriptions
/cv_camera/image_raw/compressed/parameter_updates
/cv_camera/image_raw/compressedDepth
/cv_camera/image_raw/compressedDepth/parameter_descriptions
/cv_camera/image_raw/compressedDepth/parameter_updates
/cv_camera/image_raw/theora
/cv_camera/image_raw/theora/parameter_descriptions
/cv_camera/image_raw/theora/parameter_updates
/cv_camera/parameter_descriptions
/cv_camera/parameter_updates
/gazebo/link_states
/gazebo/model_states
/gazebo/parameter_descriptions
/gazebo/parameter_updates
/gazebo/performance_metrics
/gazebo/set_link_state
/gazebo/set_model_state
/imu
/joint_states
/odom
/overlord/camera/camera_info
/overlord/camera/image_raw
/overlord/camera/image_raw/compressed
/overlord/camera/image_raw/compressed/parameter_descriptions
/overlord/camera/image_raw/compressed/parameter_updates
/overlord/camera/image_raw/compressedDepth
/overlord/camera/image_raw/compressedDepth/parameter_descriptions
/overlord/camera/image_raw/compressedDepth/parameter_updates
/overlord/camera/image_raw/theora
/overlord/camera/image_raw/theora/parameter_descriptions
/overlord/camera/image_raw/theora/parameter_updates
/overlord/camera/parameter_descriptions
/overlord/camera/parameter_updates
/rosout
/rosout_agg
/scan
/tf
/tf_static

Esta é a listagem de todos os tópicos da simulação. Serão de especial importância para nós o tópico /scan, pois queremos ler o scanner do robô e o tópico /cmd_vel, pois queremos alterar a velocidade do robô.
No mesmo terminal, rode o comando:

rostopic type /scan

que apresentará:

sensor_msgs/LaserScan

esta informação é importante para compor o arquivo Python.
Abra a janela da IDE clicando no ícone indicado na figura:

Você pode encontrar o arquivo move_file.py na correta estrutura de pastas. Tome um minuto para entender onde o arquivo deve ser criado dentro do seu workspace para uma melhor organização geral.
A informação obtida anteriormente com respeito ao tópico /scan é utilizada em:

from sensor_msgs.msg import LaserScan

e

sub = rospy.Subscriber('/scan', LaserScan, callback)

Importante: aqui, você é capaz de diferenciar onde deve entrar com o nome do tópico e seu tipo no método subscriber.
Agora, tendo em mente o nosso publisher, o mesmo procedimento deve ser empregado. Rode o comando:

rostopic type /cmd_vel

que produzirá:

geometry_msgs/Twist

esta informação é utilizada em:

from geometry_msgs.msg import Twist

e

pub = rospy.Publisher('/cmd_vel', Twist)

A variável que nós criamos, chamada “move”, também deve ser do tipo “Twist”. Por isso temos:

move = Twist()

A função “callback” é chamada pelo subscriber e toda vez que isso acontece um determinado feixe do scanner será lido. Qual deles? Bem, isso depende do que você selecionar. Vejamos exemplos:
Rode o comando:

rosmsg show sensor_msgs/LaserScan

Reparou no uso do tipo descoberto anteriormente aqui também?
Você deve ver:

std_msgs/Header header
uint32 seq
time stamp
string frame_id
float32 angle_min
float32 angle_max
float32 angle_increment
float32 time_increment
float32 scan_time
float32 range_min
float32 range_max
float32[] ranges
float32[] intensities

De fato, os valores que queremos ler estão em “ranges”. Para ter exemplos de leitura do scanner, você pode rodar:

rostopic echo /scan

Não se assuste com esse comando, sua tela ficará cheia de dados provenientes do scanner. Com o comando Ctrl+C você para de printar esses dados na tela. Então, pode verificar o que nos interessa, ou seja, as informacoes contidas em “ranges”. Cada posição desse array corresponde a um feixe do scanner (por exemplo, o 360 está na frente do robô).
Raciocínio semelhante pode ser aplicado ao publisher. Rode o comando:

rosmsg show geometry_msgs/Twist

Para obter:

geometry_msgs/Vector3 linear
float64 x
float64 y
float64 z
geometry_msgs/Vector3 angular
float64 x
float64 y
float64 z

Baseando-se nesses valores, nós sabemos onde ler e onde escrever as informações.

Aplicando uma lógica simples de movimentação
Vamos imaginar que se o robô detecta um obstáculo à sua frente ele muda a direção. Caso contrário, continua em linha reta. Isso é feito muito facilmente lendo o valor do feixe de interesse e alterando as velocidades linear e angular do robô. Assim, o arquivo Python deve conter em sua função callback:

if msg.ranges[360] < 0.5:
move.linear.x = 0.05
move.angular.z = 0.4
else:
move.linear.x = 0.1
move.angular.z = 0.0

Imaginando que esse é seu primeiro pacote, navegue até o diretório do seu worspace:

roscd
cd..

Compile:

catkin_make
source devel/setup.bash

Para facilitar sua vida, já existe um arquivo de launch preparado neste rosject que você pode rodar inserindo:

roslaunch basic_project move_launcher.launch

Na janela do Gazebo, você deve ver o robô se comportando como esperado. Nada nos dá mais satisfação do que ver o robô fazendo o que deveria fazer.
Nós esperamos que este post seja útil para você!

Vídeo no YouTube
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