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https://github.com/SYSU-ROS-Develop/ros_pratical_training

中山大学软件工程实训 - 面向机器人开发
https://github.com/SYSU-ROS-Develop/ros_pratical_training

Last synced: 15 days ago
JSON representation

中山大学软件工程实训 - 面向机器人开发

Host: GitHub
URL: https://github.com/SYSU-ROS-Develop/ros_pratical_training
Owner: SYSU-ROS-Develop
Created: 2018-04-13T14:45:23.000Z (over 6 years ago)
Default Branch: master
Last Pushed: 2018-07-14T12:50:37.000Z (over 6 years ago)
Last Synced: 2024-08-01T16:28:55.022Z (3 months ago)
Language: Makefile
Size: 1.42 MB
Stars: 5
Watchers: 2
Forks: 4
Open Issues: 0
Metadata Files:
- Readme: README.md

Awesome Lists containing this project

README

# 中山大学软件工程实训 - 面向云机器人开发
## 图书馆自动取书系统

### 项目介绍
本项目为图书馆云机器人自动取书系统。

用户通过在浏览器端发起取书任务，机器人即可自动出发前往对应的书架位置取书。机器人取书后返回原位，接受下一个任务。当没有队列中没有任务时，机器人会自动轮询云端的数据库，当有新的任务到达时，机器人会自动出发。

本项目基于 Ubuntu 16.04 LTS + ROS kinectic + Turtlebot3 + gazebo 7.11 模拟实现。

本仓库为ROS代码，服务器端代码见：[ROS Server](https://github.com/SYSU-ROS-Develop/ROS_Server)

### 配置教程：
1. 拉取仓库
2. 进入`ros_pratical_training/catkin_ws/`,执行`$ catkin_make`
3. 执行`source devel/setup.bash`
4. 执行`roslaunch turtlebot3_gazebo library.launch`
5. 执行`roslaunch turtlebot3_navigation turtlebot3_navigation.launch map_file:=xxxxx/map.yaml`这里xxxxx为工作空间下的`map/`目录
6. 执行`rosrun beginner_turorials talker.py`
7. 访问[取书页面](http://meal.mlg.kim/interface.html)，添加任务（目前数据库只录入了四大名著的名字，有需求可以再添加）。
8. 初次运行需要将机器人复位，执行`rostopic pub -1 /move_base_simple/goal geometry_msgs/PoseStamped '{header: {stamp: now, frame_id: "map"}, pose: {position: {x: -2.9, y: -0.0, z: 0.0}, orientation: {w: 1.0}}}'`

### 需求分析
#### 1. 需求痒点

**“我们如何在图书馆里找到一本书？”**

(1)使用图书馆的电脑查询书的粗略位置、ISBN等信息

(2)到图书馆对应的位置

(3)根据书的分类找到对应的书架

(4)在书架上找到这本书

**痒点**：取书流程复杂、存书量巨大，书的类别多而杂、取书受时间空间限制。

#### 2. 项目优势

(1)大幅简化找书的流程，提高效率。

(2)减少图书馆内的走动，保持图书馆安静。

(3)图书馆可以增大藏书密度，提高存书量。

(4)破除取书的时间和空间限制。提前取书，即拿即走。

### 项目结构
![img1](https://github.com/SYSU-ROS-Develop/ros_pratical_training/blob/master/doc/imgs/1.png)
**前端**：一个简单的表格提交页面，用于发起取书请求。

**服务器端**：接受取书请求，检验请求合法性后加入到请求队列中。

**数据库端**：存储书名和书的对应位置，以及请求队列。

**机器人控制端**：轮询数据库，根据请求查询书的位置并将坐标发送到机器人。

**机器人**：根据控制端发来的数据自动导航取书。

### 系统构建过程
#### 1.建立虚拟世界地图。

![img2](https://github.com/SYSU-ROS-Develop/ros_pratical_training/blob/master/doc/imgs/2.jpg)

在gazebo模拟器中建立模拟现实世界的地图，此处即图书馆。

#### 2.扫描地图

![img5](https://github.com/SYSU-ROS-Develop/ros_pratical_training/blob/master/doc/imgs/map.jpg)

使用机器人对地图进行扫描，记录地图数据。

#### 3.加入导航控制

![img3](https://github.com/SYSU-ROS-Develop/ros_pratical_training/blob/master/doc/imgs/3.jpg)

此处使用了Turtlebot3提供的navigation库，能够实时规划路线并导航。

#### 4.加入云服务功能
编写前端页面、后端服务器页面，以及查询任务队列的ROS节点，并建立该节点与navigation节点的通信，从而控制机器人导航。

### 项目过程中的困难
1. 崭新的领域
ROS对于我们是一个崭新的领域，我们所有的小组成员都是零基础开始接触ROS和机器人。虽然ROS的Wiki上有最基本的教程，但仍不能满足开发这个系统的需要，我们仍然花了大量的时间来摸索ROS的机制。
2. 学习资料较少
虽然当时技术选型时有意选择了学习资料较多的机器人型号（Turtlebot3），但由于手头没有实际的机器人，我们不得已使用gazebo来进行机器人的模拟实现。然而基于gazebo的Turtlebot3学习资料实在不多，我们花了相当多的时间纠缠在gazebo的问题上。
3. 版本兼容问题
这里的版本问题涉及到Turtlebot版本、Ubuntu版本、ROS版本、gazebo版本，这些版本之间的互相支持并不是特别好，且没有确切的文档说明。我们花了不少的时间，最后摸索出Ubuntu16.04+ROS Kinectic+Turtlebot3+gazebo7.11的搭配，能够比较好地兼容彼此。
4. 机器人特性
我们发现Turtlebot3地图系统一个潜在的问题：如果建立的地图中有不同的部分完全相似的话，Turtlebot3会混淆这两个地方，导致地图扫描出现错误。我们卡在这个地方研究了相当长的一段时间才发现并解决这个问题。
5. 电脑性能
我们也曾尝试运行更为拟真的地图（见下），但由于电脑性能的原因，加载这个地图时gazebo会失去响应。而且也因为地图扫描的问题，我们选择了建立更加简单的地图。

![img4](https://github.com/SYSU-ROS-Develop/ros_pratical_training/blob/master/doc/imgs/4.jpg)

### 有待改进
该项目离实用仍有较大差距，目前看到可以完善的点：
1. 实现多机器人部署
2. 一次行程取多本书籍。
3. 增加机械臂等部件，真正完成取书功能。