Desenvolvimento de um modelo de simulação de um robô a quatro rodas utilizando ROS e Gazebo
DOI:
https://doi.org/10.18265/1517-0306a2022id6745Palavras-chave:
Gazebo, gêmeo digital, ROS, simulação de robôsResumo
O desenvolvimento de sistemas computacionais capazes de processar mais dados a custos cada vez menores tem estimulado o uso de softwares de modelagem tridimensional que permitem obter resultados gráficos cada vez mais realistas. Na robótica, simulações tridimensionais têm possibilitado o estudo de robôs de alto custo de aquisição, por meio de modelos computacionais que podem ser desenvolvidos em computadores pessoais, os quais são mais baratos e acessíveis. Nessa direção, o principal objetivo deste trabalho foi modelar computacionalmente um protótipo de robô móvel desenvolvido pelo Grupo de Pesquisa em Controle, Automação e Robótica (GPCAR) do IFPB – Campus Cajazeiras. O modelo computacional proposto pode ser utilizado tanto para testar algoritmos antes da implementação no robô real quanto para o ensino e a pesquisa em robótica móvel autônoma. A implementação computacional proposta neste trabalho foi realizada por meio do Autodesk Inventor e do Blender, em seguida, exportada para o ambiente de simulação do Gazebo. Além disso, o robô virtual foi integrado ao Robot Operating System (ROS). Resultados experimentais são apresentados para demonstrar o funcionamento do modelo computacional e sua integração com o protótipo desenvolvido, apontando a aproximação entre os resultados obtidos por meio do robô real e seu gêmeo digital.
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Referências
AHAMED, M. F. S; TEWOLDE, G.; KWON, J. Software-in-the-loop modeling and simulation framework for autonomous vehicles. In: 2018 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ELECTRO-INFORMATION TECHNOLOGY (EIT), 2018, Rochester. Proceedings […]. Rochester: IEEE, 2018. p. 305-310. DOI: https://dx.doi.org/10.1109/EIT.2018.8500101.
CHENG, J.; ZHU, L.; CAI, X.; WU, H. Mapping and path planning simulation of mobile robot slam based on ROS. In: 2022 INTERNATIONAL SEMINAR ON COMPUTER SCIENCE AND ENGINEERING TECHNOLOGY (SCSET), 2022, Indianapolis. Proceedings […]. Indianapolis: IEEE, 2022. p. 10-14. DOI: https://doi.org/10.1109/SCSET55041.2022.00012.
CHIKURTEV, D. Mobile Robot Simulation and Navigation in ROS and Gazebo. In: 2020 INTERNATIONAL CONFERENCE AUTOMATICS AND INFORMATICS (ICAI), 2020, Varna. Proceedings […]. Varna: IEEE, 2020. p. 1-6. DOI: https://doi.org/10.1109/ICAI50593.2020.9311330.
CHOI, H.; CRUMP, C.; DURIEZ, C.; ELMQUIST, A.; HAGER, G.; HAN, D.; HEARL, F.; HODGINS, J.; JAIN, A.; LEVE, F.; LI, C.; MEIER, F.; NEGRUT, D.; RIGHETTI, L.; RODRIGUEZ, A.; TAN, J.; TRINKLE, J. On the use of simulation in robotics: opportunities, challenges, and suggestions for moving forward. PNAS, v. 118, n. 1, e1907856118, 2020. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1907856118.
COUSINS, S. ROS on the PR2 [ROS Topics]. IEEE Robotics & Automation Magazine, v. 17, n. 3, p. 23-25, 2010. DOI: https://doi.org/10.1109/MRA.2010.938502.
EDWARDS, M. Robots in industry: An overview. Applied Ergonomics, v. 15, n. 1, p. 45-53, 1984. DOI: https://doi.org/10.1016/S0003-6870(84)90121-2.
GARBER, L. Robot OS: a new day for robot design. Computer, v. 46, n. 12, p. 16-20, 2013. DOI: https://doi.org/10.1109/MC.2013.434.
KIM, Y.; LEE, S.-Y.; LIM, S. Implementation of PLC controller connected Gazebo-ROS to support IEC 61131-3. In: IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON EMERGING TECHNOLOGIES AND FACTORY AUTOMATION (ETFA), 25., 2020, Vienna. Proceedings […]. Vienna: IEEE, 2020. p. 1195-1198. DOI: https://dx.doi.org/10.1109/ETFA46521.2020.9212096.
KOENIG, N.; HOWARD, A. Design and use paradigms for Gazebo, an open-source multi-robot simulator. In: 2004 IEEE/RSJ INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS (IROS), 2005, Sendai. Proceedings […]. Sendai: IEEE, 2004. p. 2149-2154. DOI: https://doi.org/10.1109/IROS.2004.1389727.
KUMAR, K.; AZID, S. I.; FAGIOLINI, A.; CIRRINCIONE, M. Erle-copter simulation using ROS and Gazebo. In: IEEE MEDITERRANEAN ELECTROTECHNICAL CONFERENCE (MELECON), 20., 2020, Palermo. Proceedings […]. Palermo: IEEE, 2020. p. 259-263. DOI: https://doi.org/10.1109/MELECON48756.2020.9140476.
LIMA, A. S.; RIBEIRO, S. A.; ALMEIDA, L. F.; FUSCHILO, C. Um sistema de comunicação via socket em uma rede wi-fi para controle de um robô de inspeção. Holos, v. 2, p. 424-435, 2017. DOI: https://doi.org/10.15628/holos.2017.5737.
LOGAR, A.; PEKLAJ, C.; SAVEC, V. F. Effectiveness of student learning during experimental work in primary school. Acta Chimica Slovenica, v. 64, n. 3, p. 661-671, 2017. DOI: http://dx.doi.org/10.17344/acsi.2017.3544.
MAHTANI, A.; SÁNCHEZ, L.; FERNÁNDEZ, E.; MARTINEZ, A. Effective robotics programming with ROS. 3. ed. Birmingham: Packt Publishing, 2016.
MEGALINGAM, R. K.; NAGALLA, D.; PASUMARTHI, R. K.; GONTU, V.; ALLADA, P. K. ROS based, simulation and control of a wheeled robot using gamer’s steering wheel. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTING COMMUNICATION AND AUTOMATION (ICCCA), 4., 2018, Greater Noida. Proceedings […]. Greater Noida: IEEE, 2018. p. 1-5. DOI: https://doi.org/10.1109/CCAA.2018.8777569.
MOSKVIN, I.; LAVRENOV, R.; MAGID, E.; SVININ, M. Modelling a crawler robot using wheels as pseudo-tracks: model complexity vs performance. In: IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON INDUSTRIAL ENGINEERING AND APPLICATIONS (ICIEA), 7., 2020, Bangkok. Proceedings […]. Bangkok: IEEE, 2020. p. 1-5. DOI: https://dx.doi.org/10.1109/ICIEA49774.2020.9102110.
NANOU, A.; TSIOMI, E.; OIKONOMOU, A.; KARAMPATZAKIS, D. The SAS strategy training for children with ASD in inclusive educational robotics activities. Education. Innovation. Diversity (EID), v. 2, n. 3, p. 34-52, 2022. DOI: http://dx.doi.org/10.17770/eid2021.2.6723.
PETERS, S. urdf/XML/link. 2022. Disponível em: https://wiki.ros.org/urdf/XML/link. Acesso em: 16 jan. 2024.
PIO, J. L. S.; CASTRO, T. H. C.; CASTRO JÚNIOR, A. N. A robótica móvel como instrumento de apoio à aprendizagem de Computação. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE INFORMÁTICA NA EDUCAÇÃO (SBIE), 17., 2006, Brasília. Anais [...]. Brasília: SBIE, 2006. p. 497-506. Disponível em: http://milanesa.ime.usp.br/rbie/index.php/sbie/article/view/510/496. Acesso em: 16 jan. 2024.
QUIGLEY, M.; GERKEY, B.; CONLEY, K.; FAUST, J.; FOOTE, T.; LEIBS, J.; BERGER, E.; WHEELER, R.; NG, A. ROS: an open-source Robot Operating System. In: ICRA WORKSHOP ON OPEN SOURCE SOFTWARE (ICRA), 2009, Kobe. Disponível em: http://robotics.stanford.edu/~ang/papers/icraoss09-ROS.pdf. Acesso em: 19 jun. 2022.
ROA-BORBOLLA, A. G.; MARIN-HERNANDEZ, A.; HERNANDEZ-BELMONTE, U. H.; AYALA-RAMIREZ, V.; ROA-F., K. Realistic and automatic map generator for mobile robots. In: 2018 INTERNATIONAL CONFERENCE ON MECHATRONICS, ELECTRONICS AND AUTOMOTIVE ENGINEERING (ICMEAE), 2018, Cuernavaca. Proceedings […]. Cuernavaca: IEEE, 2018. p. 50-55. DOI: https://doi.org/10.1109/ICMEAE.2018.00016.
ROMERO, F. A. R.; PRESTES, E.; OSÓRIO, F.; WOLF, D. Robótica móvel. 1. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2014. v. 1.
SIEGWART, R.; NOURBAKHSH, I. R.; SCARAMUZZA, D. Introduction to autonomous mobile robots. 2. ed. Cambridge: MIT Press, 2011.
TRENTIN, M. A. S.; ROSA, C. W.; ROSA, A. B.; TEIXEIRA, A. C. Robótica educativa livre no ensino de Física: da construção do robô à elaboração da proposta didática de orientação metacognitiva. Revista Brasileira de Ensino de Ciência e Tecnologia, v. 8, n. 3, p. 274-292, 2015. DOI: http://dx.doi.org/10.3895/rbect.v8n3.1950.
WATANABE, H.; TANZAWA, T.; KOTANI, S.; SHIMIZU, T. Remote-controlled rust assessment system for weathering steel. In: 2021 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON MECHATRONICS (ICM), 2021, Kashiwa. Proceedings […]. Kashiwa: IEEE, 2021. p. 1-6. DOI: https://doi.org/10.1109/ICM46511.2021.9385643.
WOLF, D. F.; SIMÕES, E. V.; OSÓRIO, F. S.; TRINDADE, O. J. Robótica móvel inteligente: da simulação às aplicações no mundo real. In: CARVALHO, A. C. P. L. F.; KOWALTOWSKI, T. Atualizações em informática. Rio de Janeiro: PUC-Rio, 2009. Disponível em: http://osorio.wait4.org/publications/2009/CL_JAI2009_Completo.pdf. Acesso em: 19 jun. 2022.
ZAMAN, S.; SLANY, W.; STEINBAUER, G. ROS-based mapping, localization and autonomous navigation using a Pioneer 3-DX robot and their relevant issues. In: 2011 SAUDI INTERNATIONAL ELECTRONICS, COMMUNICATIONS AND PHOTONICS CONFERENCE (SIECPC), 2011, Riyadh. Proceedings […]. Riyadh: IEEE, 2011. p. 1-5. DOI: https://dx.doi.org/10.1109/SIECPC.2011.5876943.
ZHANG, L.; MERRIFIELD, R.; DEGUET, A.; YANG, G.-Z. Powering the world’s robots: 10 years of ROS. Science Robotics, v. 2, n. 11, 2017. DOI: https://doi.org/10.1126/scirobotics.aar1868.
ZHANG, M.; QIN, H.; LAN, M.; LIN, J.; WANG, S.; LIU, K.; LIN, F.; CHEN, B. M. A high fidelity simulator for a quadrotor UAV using ROS and Gazebo. In: ANNUAL CONFERENCE OF THE IEEE INDUSTRIAL ELECTRONICS SOCIETY (IECON 2015), 41., 2015, Yokohama. Proceedings […]. Yokohama: IEEE, 2015. p. 2846-2851. DOI: https://dx.doi.org/10.1109/IECON.2015.7392534.
ZHANG, Y.; LU, Z.; WANG, C.; LIU, C.; WANG, Y. Voice control dual arm robot based on ROS system. In: 2018 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON INTELLIGENCE AND SAFETY FOR ROBOTICS (ISR), 2018, Shenyang. Proceedings […]. Shenyang: IEEE, 2018. p. 232-237. DOI: https://dx.doi.org/10.1109/IISR.2018.8535942.
ZHI, L.; XUESONG, M. Navigation and control system of mobile robot based on ROS. In: IEEE ADVANCED INFORMATION TECHNOLOGY, ELECTRONIC AND AUTOMATION CONTROL CONFERENCE (IAEAC), 3., 2018, Chongqing. Proceedings […]. Chongqing: IEEE, 2018. p. 368-372. DOI: https://doi.org/10.1109/IAEAC.2018.8577901.
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