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[feat]:完成两轮差速介绍与配置部分

fishros hace 3 años
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      docs/chapt9/9.3为FishBot配置两轮差速控制插件.md

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docs/chapt9/9.3为FishBot配置两轮差速控制插件.md

@@ -25,6 +25,12 @@
 >
 > 源码地址:https://github.com/ros-simulation/gazebo_ros_pkgs/blob/foxy/gazebo_plugins/src/gazebo_ros_diff_drive.cpp
 
+**两轮差速控制器和Gazebo的关系**
+
+两轮差速控制器可以将轮子的目标转速发送给Gazebo,并从Gazebo获取到实际的速度和位置。
+
+> 注意:发送给Gazebo是目标速度,反馈回来的是实际速度。目标!=实际,比如轮子卡住了,无论你发什么目标速度,实际速度都是0。
+
 要想快速了解一个系统的功能,最直接的就是看系统的对外的输入和输出是什么?什么都不要说,看下图:
 
 ```mermaid
@@ -42,43 +48,263 @@ B-->F[轮子tf-可选]
 
 #### 2.2.1 配置参数
 
-不知道你是否还记得在第七章中,小鱼对两轮差速底盘的运动学正的介绍,小鱼再带你一起回顾一下:
+不知道你是否还记得在第七章中,小鱼对两轮差速底盘的运动学正的介绍。如果要完成底盘的正逆解和里程计的推算就必须要知道轮子的直径和间距。
+
+同时该插件还提供了一些可以控制输出的选项,因为是仿真,所以还要告诉插件轮子对应的joint名称等信息,这样就有了下面这个参数表格:
+
+| 配置项                 | 含义                                    |
+| ---------------------- | --------------------------------------- |
+| ros                    | ros相关配置,包含命名空间和话题重映射等 |
+| update_rate            | 数据更新速率                            |
+| left_joint             | 左轮关节名称                            |
+| right_joint            | 右轮关节名称                            |
+| wheel_separation       | 左右轮子的间距                          |
+| wheel_diameter         | 轮子的直径                              |
+| max_wheel_torque       | 轮子最大的力矩                          |
+| max_wheel_acceleration | 轮子最大的加速度                        |
+| publish_odom           | 是否发布里程计                          |
+| publish_odom_tf        | 是否发布里程计的tf开关                  |
+| publish_wheel_tf       | 是否发布轮子的tf数据开关                |
+| odometry_frame         | 里程计的framed ID,最终体现在话题和TF上 |
+| robot_base_frame       | 机器人的基础frame的ID                   |
 
-两轮差速运动学一共分为三个部分:
+#### 2.2.2 控制指令
 
-1. 运动学正解
+两轮差速控制器默认通过订阅话题`cmd_vel`来获取目标线速度和角速度。该话题的类型为:`geometry_msgs/msg/Twist`
+
+我们通过ros2的CLI来看一下这个消息包含的内容有哪些?
 
-```mermaid
-graph LR;
-A[左轮速度]-->B[正运动学]-->C[机器人角速度]
-D[右轮速度]-->B
-B-->E[机器人线速度]
+```
+ros2 interface show geometry_msgs/msg/Twist
 ```
 
-2. 运动学逆解
+```
+# This expresses velocity in free space broken into its linear and angular parts.
 
-```mermaid
-   graph LR;
-   A[机器人线速度]-->C[运动学逆解]
-   B[机器人角速度]-->C
-   C-->D[左轮速度]
-   C-->E[右轮速度]
+Vector3  linear
+Vector3  angular
 ```
 
-3. 里程计推算
-   
+可以看到包含线速度和角速度,我们用proto在看一下包含的基本数据类型有哪些?
 
+```
+ros2 interface proto geometry_msgs/msg/Twist
+```
 
+```
+"linear:
+  x: 0.0
+  y: 0.0
+  z: 0.0
+angular:
+  x: 0.0
+  y: 0.0
+  z: 0.0
+"
+```
 
-#### 2.2.2 控制指令
+线速度和角速度都包含在x、y、z,代表坐标系的三个方向上的对应速度。
+
+两轮差速控制器收到这个话题数据后将其中的角速度和线速度转换上两个轮子的转动速度发送给Gazebo。
 
 ### 2.3 输出参数
 
 #### 2.3.1 里程计
 
-#### 2.3.2 TF变换信息
+里程计信息默认的输出话题为`odom`,其消息类型为:`nav_msgs/msg/Odometry`
+
+同样的使用CLI看一下其消息的组成结构:
+
+```
+ros2 interface show nav_msgs/msg/Odometry
+```
+
+```
+# This represents an estimate of a position and velocity in free space.
+# The pose in this message should be specified in the coordinate frame given by header.frame_id
+# The twist in this message should be specified in the coordinate frame given by the child_frame_id
+
+# Includes the frame id of the pose parent.
+std_msgs/Header header
+
+# Frame id the pose points to. The twist is in this coordinate frame.
+string child_frame_id
+
+# Estimated pose that is typically relative to a fixed world frame.
+geometry_msgs/PoseWithCovariance pose
+
+# Estimated linear and angular velocity relative to child_frame_id.
+geometry_msgs/TwistWithCovariance twist
+
+```
+
+```
+ros2 interface proto nav_msgs/msg/Odometry
+```
+
+```
+"header:
+  stamp:
+    sec: 0
+    nanosec: 0
+  frame_id: ''
+child_frame_id: ''
+pose:
+  pose:
+    position:
+      x: 0.0
+      y: 0.0
+      z: 0.0
+    orientation:
+      x: 0.0
+      y: 0.0
+      z: 0.0
+      w: 1.0
+  covariance:
+  - 0.0
+  - 0.0
+    ...
+twist:
+  twist:
+    linear:
+      x: 0.0
+      y: 0.0
+      z: 0.0
+    angular:
+      x: 0.0
+      y: 0.0
+      z: 0.0
+  covariance:
+  - 0.0
+  - 0.0
+	...
+"
+```
+
+可以看到其数据主要包含三个部分:
+
+- header,表示该消息发布的时间
+- pose,表示当前机器人位置和朝向
+- twist,表示当前机器人的线速度和角速度
+
+> 数据中还包含一个covariance,其代表协方差矩阵,后面小鱼写篇文章来介绍下,这里只需了解其含义即可。
+
+#### 2.3.2 里程计TF信息
+
+设为true,订阅tf话题里你就可以看到像下面的msg,建议后面配置好后,手动修改下,对比区别
+
+```
+- header:
+    stamp:
+      sec: 6157
+      nanosec: 907000000
+    frame_id: odom
+  child_frame_id: base_footprint
+  transform:
+    translation:
+      x: 0.0005557960241049835
+      y: -0.0007350446303238693
+      z: 0.01599968753145574
+    rotation:
+      x: 4.691143395208505e-07
+      y: 7.115496626557812e-06
+      z: -0.018531475772549166
+      w: 0.9998282774331005
+```
+
+
+
+#### 2.3.3 左右轮子TF信息
+
+设为true,订阅tf话题里你就可以看到像下面的msg,建议后面配置好后,手动修改下,对比区别
+
+```
+- header:
+    stamp:
+      sec: 6157
+      nanosec: 941000000
+    frame_id: base_link
+  child_frame_id: left_wheel_link
+  transform:
+    translation:
+      x: -0.02
+      y: 0.1
+      z: -0.06
+    rotation:
+      x: 0.0
+      y: 0.049519025127821005
+      z: 0.0
+      w: 0.9987731805321918
+- header:
+    stamp:
+      sec: 6157
+      nanosec: 941000000
+    frame_id: base_link
+  child_frame_id: right_wheel_link
+  transform:
+    translation:
+      x: -0.02
+      y: -0.1
+      z: -0.06
+    rotation:
+      x: 0.0
+      y: -0.0663387077034509
+      z: 0.0
+      w: 0.9977971616817898
+```
+
+## 3.在URDF中配置两轮差速模型
+
+上面该介绍的我们都给介绍了,接着我们直接来配置。
+
+因为是给Gazebo的插件,所以在`URDF`中,我们需要使用`<gazebo>`进行配置,因为是要给`gazebo`配置插件,所有要在`gazebo`标签下添加`plugin`子插件。
+
+话不多说,上代码
+
+```
+  <gazebo>
+    <plugin name='diff_drive' filename='libgazebo_ros_diff_drive.so'>
+          <ros>
+            <namespace>/</namespace>
+            <remapping>cmd_vel:=cmd_vel</remapping>
+            <remapping>odom:=odom</remapping>
+          </ros>
+          <update_rate>30</update_rate>
+          <!-- wheels -->
+          <left_joint>left_wheel_joint</left_joint>
+          <right_joint>right_wheel_joint</right_joint>
+          <!-- kinematics -->
+          <wheel_separation>0.2</wheel_separation>
+          <wheel_diameter>0.065</wheel_diameter>
+          <!-- limits -->
+          <max_wheel_torque>20</max_wheel_torque>
+          <max_wheel_acceleration>1.0</max_wheel_acceleration>
+          <!-- output -->
+          <publish_odom>true</publish_odom>
+          <publish_odom_tf>true</publish_odom_tf>
+          <publish_wheel_tf>false</publish_wheel_tf>
+          <odometry_frame>odom</odometry_frame>
+          <robot_base_frame>base_footprint</robot_base_frame>
+      </plugin>
+```
+
+将这段代码加到我们的URDF中,然后对着上面小鱼介绍的配置项,一一看下,接着我们就可以来测试运行了。
+
+
+
+
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+
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+
+
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-#### 2.3.3 joint-states