Teleoperación con controlador inalámbrico xbox360 (controlador xbox360+joy)
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Teleoperación de MYRAbot
Para la realización de determinadas tareas es necesario hacer uso de algún sistema de teleoperación para controlar el robot. Lo más habitual es haciendo uso de una conexión ssh con el PC del robot y usando el teclado de nuestro PC. Este método emplea una red wifi de la cual depende la conexión entre los dos equipos, la cual puede fallar o ser inexistente. Por eso la mejor opción es emplear un dispositivo conectado al PC del robot provisto de su propia red inalámbrica. El dispositivo escogido por robustez y versatilidad ha sido el controlador inalámbrico xbox360 de microsoft.
Controlador xbox360
Descripción de botones y ejes
Este controlador está equipado con 6 ejes de control y 14 botones, que se reparten de la siguiente manera:
- Palanca izquierda: 2 ejes y 1 botón (pulsación).
- Palanca derecha: 2 ejes y 1 botón (pulsación).
- Gatillo izquierdo: 1 eje.
- Gatillo derecho: 1 eje.
- Cruz: 4 botones.
- Botones lado derecho: 4 botones.
- Botón izquierdo: 1 botón.
- Botón derecho: 1 botón.
- Botón "back": 1 botón.
- Botón "start": 1 botón.
En la siguiente imagen se muestra la función asignada a cada botón y eje del controlador xbox360 para la teleoperación de MYRAbot:
Funcionalidad controlador xbox360 para MYRAbot.
Programa
Se encargará de la asignación de acciones a los diferentes botones y ejes del controlador. El programa se subscribe al topic "joy" donde se publica el estado de los botones del controlador y publica los topics "cmd_vel", "move_arm" y "hand_arm" para el control de roomba y el brazo. Comenzaremos creando un nuevo package en nuestro espacio de trabajo. Nos situaremos en nuestro espacio de trabajo y ejecutaremos en un terminal el siguiente comando:
roscreate-pkg myrabot_teleop brazo_fer geometry_msgs sensor_msgs std_msgs ros_cppCrearemos un archivo llamado "teleoperador_xbox360.cpp" dentro del directorio "src" del package creado con el siguiente contenido:
#include "ros/ros.h"
#include "brazo_fer/Servos.h"
#include "brazo_fer/WriteServos.h"
#include "brazo_fer/ReadServos.h"
#include "brazo_fer/brazo_fer.h"
#include "geometry_msgs/Twist.h"
#include "geometry_msgs/Point.h"
#include "sensor_msgs/Joy.h"
#include "math.h"
myrabot_arm_base::Servos p, e, c, pinza;
geometry_msgs::Point punto;
int pinza_incli = 0;
int paso = 5;
int cont = 0;
myrabot_arm_base::WriteServos teleop;
myrabot_arm_base::WriteServos teleop_pinza;
float avance = 0.2, giro = 0.5;
int velocidad = 50;
int start = 0;
int flanco;
geometry_msgs::Twist base;
float pad_izquierda_x, pad_izquierda_y, gatillo_izquierda, pad_derecha_x, pad_derecha_y, gatillo_derecha;
int boton_a, boton_b, boton_izquierda, boton_x, boton_y, boton_derecha, boton_back, boton_start, boton_pad_izquierda, boton_pad_derecha, cruz_izquierda, cruz_derecha, cruz_arriba, cruz_abajo;
void posicion_estado_corriente(const myrabot_arm_base::ReadServos& pec)
{
::p = pec.posicion;
::e = pec.estado;
::c = pec.corriente;
}
void xbox(const sensor_msgs::Joy& xbox_joystick)
{
::pad_izquierda_x = xbox_joystick.axes[0];
::pad_izquierda_y = xbox_joystick.axes[1];
::gatillo_izquierda = xbox_joystick.axes[2] -1;
::pad_derecha_x = xbox_joystick.axes[3];
::pad_derecha_y = xbox_joystick.axes[4];
::gatillo_derecha = xbox_joystick.axes[5] -1;
::boton_a = xbox_joystick.buttons[0];
::boton_b = xbox_joystick.buttons[1];
::boton_x = xbox_joystick.buttons[2];
::boton_y = xbox_joystick.buttons[3];
::boton_izquierda = xbox_joystick.buttons[4];
::boton_derecha = xbox_joystick.buttons[5];
::boton_back = xbox_joystick.buttons[6];
::boton_start = xbox_joystick.buttons[7];
::boton_pad_izquierda = xbox_joystick.buttons[9];
::boton_pad_derecha = xbox_joystick.buttons[10];
::cruz_izquierda = xbox_joystick.buttons[11];
::cruz_derecha = xbox_joystick.buttons[12];
::cruz_arriba = xbox_joystick.buttons[13];
::cruz_abajo = xbox_joystick.buttons[14];
}
int main(int argc, char **argv)
{
ros::init(argc, argv, "teleoperador_xbox360");
ros::NodeHandle n;
ros::Subscriber pose_sub_= n.subscribe("pose_arm", 1, posicion_estado_corriente);
ros::Subscriber joystick_sub_= n.subscribe("joy", 1, xbox);
ros::Publisher move_pub_=n.advertise<myrabot_arm_base::WriteServos>("move_arm", 1);
ros::Publisher hand_pub_=n.advertise<myrabot_arm_base::WriteServos>("hand_arm", 1);
ros::Publisher base_pub_=n.advertise<geometry_msgs::Twist>("cmd_vel", 1);
ros::Rate loop_rate(5);
while (ros::ok())
{
myrabot_arm_base::Servos pose = ::p;
if (::cont == 0 && (pose.base != 0 && pose.arti1 != 0 && pose.arti2 != 0 && pose.arti3 != 0))
{
::punto = home(::p, ::c);
::cont = 1;
::pinza.pinza = 511;
::teleop = inversa(::punto, ::pinza_incli, ::p, ::velocidad);
::teleop_pinza = control_pinza(::pinza, ::p, ::c);
}
if (::pad_izquierda_y > 0.2 || ::pad_izquierda_y < -0.2 || ::pad_izquierda_x > 0.2 || ::pad_izquierda_x < -0.2 || ::pad_derecha_x > 0.2 || ::pad_derecha_x < -0.2 || pad_derecha_y > 0.2 || pad_derecha_y < -0.2 || (::gatillo_izquierda < -0.2 && ::gatillo_izquierda != -1) || (::gatillo_derecha < -0.2 && ::gatillo_derecha != -1) || ::cruz_izquierda != 0 || ::cruz_derecha != 0 || ::cruz_arriba != 0 || ::cruz_abajo != 0 || ::boton_back != 0 || ::boton_start != 0 || ::boton_a != 0 || ::boton_b != 0 || ::boton_x != 0 || ::boton_y != 0 || ::boton_izquierda != 0 || ::boton_derecha != 0)
{
if (::boton_start != 0 && ::flanco == 0)
{
flanco = 1;
}
else
{
if (::boton_start != 0)
{
::flanco = 2;
}
else
{
::flanco = 0;
}
}
if (::boton_start != 0 && ::flanco == 1)
{
if (::start == 0)
{
::start = 1;
}
else
{
::start = 0;
}
}
if (::start == 1)
{
if (::boton_back != 0)
{
::cont = 0;
}
if (::boton_a != 0)
{
::velocidad = ::velocidad - 10;
if (::velocidad < 10)
{
::velocidad = 10;
}
}
if (::boton_b != 0)
{
::velocidad = ::velocidad + 10;
if (::velocidad > 100)
{
::velocidad = 100;
}
}
if (::pad_derecha_x > 0.2 || ::pad_derecha_x < -0.2)
{
float f_pad_derecha_x = ::pad_derecha_x;
::punto.x = ::punto.x + (f_pad_derecha_x * ::paso);
::teleop = inversa(::punto, ::pinza_incli, pose, ::velocidad);
if (::teleop.posicion.base == pose.base && ::teleop.posicion.arti1 == pose.arti1 && ::teleop.posicion.arti2 == pose.arti2 && ::teleop.posicion.arti3 == pose.arti3)
{::punto.x = ::punto.x - (f_pad_derecha_x * ::paso);}
else
{move_pub_.publish(::teleop);}
}
if (pad_derecha_y > 0.2 || pad_derecha_y < -0.2)
{
float f_pad_derecha_y = ::pad_derecha_y;
::punto.y = ::punto.y + (f_pad_derecha_y * ::paso);
::teleop = inversa(::punto, ::pinza_incli, pose, ::velocidad);
if (::teleop.posicion.base == pose.base && ::teleop.posicion.arti1 == pose.arti1 && ::teleop.posicion.arti2 == pose.arti2 && ::teleop.posicion.arti3 == pose.arti3)
{::punto.y = ::punto.y - (f_pad_derecha_y * ::paso);}
else
{move_pub_.publish(::teleop);}
}
if (::gatillo_izquierda < -0.2 && ::gatillo_izquierda != -1)
{
float f_gatillo_izquierda = ::gatillo_izquierda;
::punto.z = ::punto.z + (f_gatillo_izquierda * (::paso/2));
::teleop = inversa(::punto, ::pinza_incli, pose, ::velocidad);
if (::teleop.posicion.base == pose.base && ::teleop.posicion.arti1 == pose.arti1 && ::teleop.posicion.arti2 == pose.arti2 && ::teleop.posicion.arti3 == pose.arti3)
{::punto.z = ::punto.z - (f_gatillo_izquierda * (::paso/2));}
else
{move_pub_.publish(::teleop);}
}
if (::gatillo_derecha < -0.2 && ::gatillo_derecha != -1)
{
float f_gatillo_derecha = ::gatillo_derecha;
::punto.z = ::punto.z - (f_gatillo_derecha * (::paso/2));
::teleop = inversa(::punto, ::pinza_incli, pose, ::velocidad);
if (::teleop.posicion.base == pose.base && ::teleop.posicion.arti1 == pose.arti1 && ::teleop.posicion.arti2 == pose.arti2 && ::teleop.posicion.arti3 == pose.arti3)
{::punto.z = ::punto.z + (f_gatillo_derecha * (::paso/2));}
else
{move_pub_.publish(::teleop);}
}
if (::cruz_arriba != 0)
{
::pinza_incli = ::pinza_incli - (::paso * ::cruz_arriba);
teleop = inversa(::punto, ::pinza_incli, pose, ::velocidad);
if (teleop.posicion.base == pose.base && teleop.posicion.arti1 == pose.arti1 && teleop.posicion.arti2 == pose.arti2 && teleop.posicion.arti3 == pose.arti3)
{::pinza_incli = ::pinza_incli + (::paso * ::cruz_arriba);}
else
{move_pub_.publish(::teleop);}
}
if (::cruz_abajo != 0)
{
::pinza_incli = ::pinza_incli + (::paso * ::cruz_abajo);
::teleop = inversa(::punto, ::pinza_incli, pose, ::velocidad);
if (teleop.posicion.base == pose.base && teleop.posicion.arti1 == pose.arti1 && teleop.posicion.arti2 == pose.arti2 && teleop.posicion.arti3 == pose.arti3)
{::pinza_incli = ::pinza_incli - (::paso * ::cruz_abajo);}
else
{move_pub_.publish(::teleop);}
}
if (::boton_izquierda != 0)
{
::pinza.pinza = ::pinza.pinza - (::paso * ::boton_izquierda);
::teleop_pinza = control_pinza(::pinza, pose, ::c);
if (::teleop_pinza.posicion.pinza == pose.pinza)
{::pinza.pinza = ::pinza.pinza + (::paso * ::boton_izquierda);}
else
{hand_pub_.publish(::teleop_pinza);}
}
if (::boton_derecha != 0)
{
::pinza.pinza = ::pinza.pinza + (::paso * ::boton_derecha);
::teleop_pinza = control_pinza(::pinza, pose, ::c);
if (::teleop_pinza.posicion.pinza == pose.pinza)
{::pinza.pinza = ::pinza.pinza - (::paso * ::boton_derecha);}
else
{hand_pub_.publish(::teleop_pinza);}
}
if (::boton_x != 0)
{
::avance = ::avance - 0.05;
if (::avance < 0.05)
{
::avance = 0.05;
}
}
if (::boton_y != 0)
{
::avance = ::avance + 0.05;
if (::avance > 0.5)
{
::avance = 0.5;
}
}
if (::pad_izquierda_y > 0.2 || ::pad_izquierda_y < -0.2)
{
::base.linear.x = ::avance * pad_izquierda_y;
base_pub_.publish(::base);
}
else
{
::base.linear.x = 0;
}
if (::cruz_izquierda != 0)
{
::giro = ::giro - 0.05;
if (::giro < 0.1)
{
::giro = 0.1;
}
}
if (::cruz_derecha != 0)
{
::giro = ::giro + 0.05;
if (::giro > 1.5)
{
::giro = 1.5;
}
}
if (::pad_izquierda_x > 0.2 || ::pad_izquierda_x < -0.2)
{
::base.angular.z = ::giro * pad_izquierda_x;
base_pub_.publish(::base);
}
else
{
::base.angular.z = 0;
}
}
}
ros::spinOnce();
loop_rate.sleep();
}
return 0;
}
Para compilarlo y generar el ejecutable se debe añadir la siguiente línea de código al archivo "CMakeLists.txt" del package creado, donde indicamos el nombre para el ejecutable y la ruta y nombre del archivo a compilar:
rosbuild_add_executable(teleoperador_xbox360 src/teleoperador_xbox360.cpp)
Para compilar el programa hay que situarse en el directorio del package. Simplemente con ejecutar la siguiente secuencia de comandos en un terminal se compilará y creará el ejecutable, siempre que no existan errores:
roscd myrabot_teleop
makeCrearemos un archivo llamado "teleoperador_xbox360.launch" dentro del directorio "launch" del package creado con el siguiente contenido, para poder iniciar en una sola ejecución todos los programas necesarios:
<launch>
<node name="serial_node" pkg="rosserial_python" type="serial_node.py" args="/dev/ttyACM0" />
<node pkg="joy" type="joy_node" name="joystick"/>
<include file="$(find turtlebot_bringup)/launch/minimal.launch" />
<node name="teleoperador_xbox360" pkg="myrabot_teleop" type="teleoperador_xbox360" output="screen" />
</launch>
Para iniciar el teleoperador simplemente deberemos ejecutar en un terminal el siguiente comando:
roslaunch myrabot_teleop teleoperador_xbox360.launch