Turtlebot 2 movement analysis

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[In English]

Ahora que ya tenemos el Turtlebot 2 andando, hemos querido caracterizar los motores cuando se mueven con la carga inicial del robot. Para ello, hemos seguido los siguientes pasos, que están documentados en el vídeo al final del post; en mi repositorio de GitHub está el código C++, Matlab y R:

  • Hemos creado un nodo ROS que mueve al robot con velocidad lineal x=0.1 m/sec, y almacena en fichero las medidas de los encoders de ambos motores junto con dos marcas de tiempo: las asociadas a los mensajes ROS, y las grabadas por la base Kobuki.
  • Después, analizamos las medidas con Matlab.
    • Primero, hemos representado gráficamente las medidas de los ticks frente a los dos tipos de marcas de tiempos (tanto relativas como absolutas).
    • En segundo lugar hemos representado la velocidad de cada rueda, entendiendo velocidad como la relación entre ticks y variación de tiempo. En el vídeo se observa que la velocidad aparece como rads/sec; para hacer la transformación nos hemos basado en las especificaciones de la base Kobuki. Si manualmente se hace el cálculo V = r*ω se observa que todo es correcto.
    • En tercer lugar, aprovechando la Control Toolbox de Matlab, hemos hecho una identificación de los motores de las ruedas usando un método de aproximación mediante sistemas de primer orden con retraso. La K y la τ obtenidas se han tomado como base para hacer después un reajuste manual, que se adapta bastante bien a los datos reales (sobre todo en el caso del motor derecho).
  • Finalmente, hemos hecho una representación muy básica (aún sin usar ggplot2, estamos trabajando en ello 😉 ) en R.


[En español]

Now that our Turtlebot moves, we have characterized its motors when they are moving bearing the initial load of the robot. We have followed these steps, which are documented in the video at the botton of this post; my GitHub repository stores the C++, Matlab and R code:

  • We have created a ROS node that makes the robot move with a linear x speed=0.1 m/sec, and then writes to a file the measurements of both encoders along with two timestamps: those related to ROS messages, and those taken by the Kobuki base.
  • Then, we have analysed the data using Matlab.
    • First, we have plotted the ticks values versus both timestamps (both relative and absolute).
    • In the second place, we have plotted the speed of each wheel, where speed is the relationship between ticks and time difference. You can see in the video that speed is represented as rads/sec; we transformed the values using the Kobuki mobile base specifications. If you do your maths by hand (V = r*ω), you will see that calculations are correct.
    • In the third place, using the Control Toolbox provided by Matlab, we did the identification of both motors with an approximation using a first order system with delay. The resulting K and τ are the basis for a manual recalculation, which fits quite well to the real data (especially, for the right motor).
  • Finally, we prepared a very basic R plotting (still without ggplot2, but we are working on it 😉 )

R + Arduino + ROS

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[In English]

Como ya comenté en un post anterior, es posible integrar Arduino dentro de ROS. Por otra parte, hay un paquete rosR muy interesante que permite crear scripts R trabajando también en ROS; la documentación del paquete es completa y cubre tanto la parte ROS como la parte R:

Combinando ambos paquetes se pueden hacer cosas majas. Por ejemplo, en el vídeo al final del post se muestra cómo un nodo ROS envía las lecturas de un sensor FSR conectado a un Arduino (Duemilanove, en este caso) por un topic al que está suscrito un script R que muestra un plot con esos valores sobre la marcha. El código del sketch y del script, basados en los ejemplos proporcionados en la documentación de ambos paquetes, están en mi Github.

En este caso, he usado la máquina virtual Nootrix con ROS indigo 32, ya que me resulta útil por motivos docentes. La misma combinación Arduino-R también funciona correctamente en un Xubuntu 14.04.3 de 64 bits con ROS indigo instalado.

Por probar, he compilado la versión 64 bits de rosR en un Ubuntu Mate 15 con ROS jade distribuido entre un portátil y el netbook del Turtlebot, y también funciona… ¡¡Turtlebot, R te espera :)!!


[En español]

As I commented in a previous post, it is possible to use Arduino with ROS. Furthermore, there is a very interesting rosR package that allows to build R scripts also in ROS; the documentation of this package is complete and covers the ROS point of view as well as the R perspective:

You can build nice things using both packages. For example, the video at the bottom of this post shows how a ROS node sends the readings of a FSR sensor connected to an Arduino (Duemilanove, in this case) through a topic; a R script which is subscribed to that topic plots those values on the fly. The code of the skecth and the script, based on the examples provided in the documentation of both packages, is in my Github.

You can see in the video that I use the Nootrix ROS indigo 32 virtual machine, since I find it useful due to teaching reasons. The same Arduino-R combination also works fine under a Xubuntu 14.04.3 64 bits with ROS indigo.

I tried to compile the rosR 64 bits version under Ubuntu Mate 15 with a ROS jade distributed between a desktop and the Turtlebot netbook, and it also works… Turtlebot, R is waiting for you 🙂