Introdução
Este documento é crucial para qualquer usuário que deseje inicializar e operar eficientemente a interface gráfica avançada e o sistema robótico associado. Contendo instruções detalhadas e meticulosas, ele serve como um guia fundamental para configurar corretamente ambos os componentes tecnológicos. Ao seguir este manual, espera-se que os sistemas operem com plena funcionalidade, otimizando sua performance operacional.
A aderência rigorosa aos procedimentos descritos é vital. Isso não apenas facilita uma configuração bem-sucedida, mas também previne possíveis falhas operacionais. A execução correta dessas etapas assegura que eventuais problemas sejam minimizados, permitindo que o usuário explore todo o potencial do sistema.
Portanto, é imprescindível seguir cuidadosamente cada passo apresentado neste documento. Fazer isso garantirá o melhor desempenho possível do equipamento, maximizando a eficiência e eficácia na utilização da interface gráfica e do sistema robótico.
1.0.0 Versões das bibliotecas necessárias:
Caso julgue necessário, pode utilizar uma biblioteca em versão mais recente ou mais antiga. Todavia faça o mesmo em seu próprio risco pois pode acarretar em problemas na execução do código.
- pygame: 2.3.0
- cv2 (OpenCV): 4.5.5
- numpy: 1.24.2
- PIL (Pillow): 9.2.0
2.0.0 Setup do ambiente
Para poder executar o código, é necessário ter uma versão de python e ROS em sua máquina local. Caso contrário não será possível a execução.
2.1.0 Configuração do Sistema Operacional
O software foi desenvolvido para ser executado especificamente no Ubuntu 22.04. Utilizar uma versão ou sistema operacional diferente pode resultar em falhas de execução.
Para checar sua versão atual do Ubuntu, digite no terminal o seguinte:
lsb_release -a
E veja se seguido na parte Description está Ubuntu 22.04.04 LTS, se não estiver, será necessário reinstalar o sistema operacional em sua correta versão. Se necessário, segue o link com a versão correta do Ubuntu
2.2.0 Instalação do python e ROS
Antes de prosseguir, é essencial verificar se tanto o python quanto ROS2 estão instalados em seu sistema. Utilize os comandos abaixo para confirmar as versões de Python e ROS2:
python3 --version
printenv ROS_DISTRO
Se os mesmos estiverem instalados já, pode prosseguir para a próxima etapa. Caso contrário siga o tutorial abaixo para instala-los.
2.2.1 Instalando Python
Instale o mesmo em sua máquina Ubuntu 22.04 utilizando o seguinte código no terminal
sudo apt install python3
O comando sudo sempre irá pedir a senha de sua máquina, para instalar aplicativos no Ubuntu, é necessário permissão de root ou seja, permissão total no sistema. Logo deve-se adicionar o sudo antes do comando.
Após isto digite no terminal o seguinte para checar se o python está instalado
python3 --version
Se retornar python não encontrado, siga os passos de instalação novamente e reinicie seu sistema. Se retornar a versão de python pode prosseguir.
2.2.2 Instalando o ROS2
Para a comunicação entre a interface de linha de comando (CLI) e o robô, será empregado o ROS2, uma escolha tecnológica estratégica que permite a transmissão eficiente de informações através de uma rede robusta. Este sistema é projetado para facilitar a interação entre dispositivos computacionais e máquinas autônomas, proporcionando uma plataforma confiável para o envio de comandos.
Dada a extensão da instalação e configuração do ROS2, é mais fácil seguir a documentação principal do mesmo afim de evitar erros.
Para instalar o ROS2, caso ainda não esteja configurado, siga as instruções detalhadas disponíveis neste link.
3.0.0 Conexão rede - Mesma rede que robô
Afim de adquirir a conexão entre o robô e a máquina local para passar informações, é essencial que tanto o robô quanto a máquina que rodará o código da interface estejam na mesma rede Wi-Fi, podendo ser tanto uma rede local, quanto um hotspot.
Certifique-se de que a rede não possua travas ou qualquer coisa do tipo que trave a comunicação entre o robô e a maquina local, lembrando que o protocolo de comunicação utilizado é o ROS
Afim de conectar o robô em alguma rede, é necessário conectar um monitor teclado e mouse a Raspberry Pi do robô, e após isto conectar o mesmo a rede desejada, através do simbolo de rede localizado no canto superior direito.
Para checar o ip de seu robô na rede deve-se digitar ifconfig no terminal do robô, podendo assim adquirir o IP do mesmo, futuramente será necessário.
4.0.0 Inicialização do novo bringup no robô
A inicialização correta do bringup no robô é crucial para garantir que todos os sistemas estejam funcionando de maneira harmoniosa. No contexto do ROS2 e TurtleBot, o bringup refere-se ao processo de iniciar e configurar todos os nós, tópicos e serviços necessários para operar o robô. Seguir as etapas abaixo ajudará a garantir uma inicialização bem-sucedida:
Neste caso, foi desenolvido um novo bringup, afim de que ao pressionar o botão de emergência ele encerra o processo do bringup dentro do robô, fazendo com que seja impossível do mesmo continuar se movendo
4.1.0 Fontar o workspace
Primeiramente, deve-se fontar o workspace do ROS2 em que o bringup está presente, para fazer o mesmo siga o tutorial abaixo a risca.
Fontar o ambiente no ROS significa executar o script setup.bash para configurar as variáveis de ambiente necessárias, permitindo que os comandos e pacotes do ROS funcionem corretamente.
Primeiro entre no diretório do workspace
cd ~/main_ws
Após entrar no workspace deve-se fontar o mesmo.
source install/local_setup.bash
Se a parte de fontar der algum erro, execute o seguinte e logo em seguida, tente fontar novamente:
colcon build
4.2.0 Inicialização do arquivo de launch do ROS2
Após fontar o workspace, deve-se inicializar de fato o bringup, para fazer o seguinte digite os seguinte comandos.
Primeiro, entre no diretório launch
cd ~/main_ws/launch
Após entrar no diretório de launch, execute os arquivos de launch
ros2 launch launch.py
Após todos estes passos deve estar executando normalmente o bringup.
Para checagem se o bringup de fato deu certo, cheque se o mesmo mostra no console que está enviando as imagens em formato base64.
5.0.0 Inicialização da interface
A inicialização correta da interface gráfica é fundamental para o controle efetivo do robô e para a execução de comandos específicos do sistema. Para começar, siga estes passos detalhadamente para garantir que a interface gráfica seja iniciada sem problemas
5.1.0 Clonagem do repositório do GitHub na máquina local
Primeiramente, deve-se clonar este repositório em sua máquina local, afim de realizar o mesmo, digite o seguinte comando em seu terminal.
Lembrando, deve-se utilizar o Ubuntu 22.04
git clone https://github.com/Inteli-College/2024-1B-T08-EC06-G04.git
5.2.0 Instalar as bibliotecas do python
Após clonar o reposítorio, deve-se instalar as bibliotecas necessárias do python. Utilize o comando abaixo para realizar o mesmo.
pip install pygame==2.3.0 opencv-python==4.5.5 numpy==1.24.2 pillow==9.2.0
5.3.0 Executar o código principal
Após realizar tais passos, deve-se executar o código principal da interface gráfica, siga os passos abaixo
cd 2024-1B-T08-EC06-G04/src/visor_v2
Execute o código
python3 main.py
Após isto, está pronto para utilização.
6.0.0 Operação da interface
6.1.0 Movimentação do Robô
- Teclas de Direção: Utilize
W,A,S,Dpara movimentar o robô para frente, esquerda, trás e direita, respectivamente. - Parada Rápida: Pressione a tecla
espaçopara parar o robô imediatamente em caso de travamento. - Parada de Emergência: Pressione a tecla
Bpara solicitar a parada de emergência e fechar o bringup.
6.1.0 Controle via Interface Gráfica
- Botões de Direção: Os quatro botões principais no centro da interface controlam as direções do robô (frente, esquerda, trás, direita).
- Parada de Emergência: O botão no canto superior esquerdo, sem ícones, solicita a parada de emergência.
6.2.0 Exibição de Câmera
- A interface gráfica exibe a visão da câmera em tela cheia, permitindo monitoramento em tempo real do ambiente ao redor do robô.
6.3.0 Latência
- A latência atual do sistema é exibida no canto superior direito da interface, proporcionando feedback sobre o desempenho da comunicação e resposta do robô.
Para fechar a interface basta clicar no X no canto superior direito para fechar aplicações normais de sua máquina. Se o mesmo por algum motivo não fechar, vá para o terminal em que o código do mesmo está sendo executado e digite a combinação de teclas CTRL + C repetidas vezes até finalizar completamente o processo
7.0.0 Features do TurtleBot3
7.1.0 Câmera do Dobot Magician
O TurtleBot3 pode ser integrado com qualquer câmera do, adicionando capacidades avançadas de visão ao robô. Esta combinação permite ao TurtleBot3 realizar tarefas mais complexas de navegação e inspeção.
Em nosso caso, utilizamos a câmera do Dobot Magician que não oferece uma qualidade e resolução de imagem muito alta, todavia tem um baixo custo.
7.1.1 Câmera do Dobot Magician
A câmera do Dobot Magician oferece uma visão em tempo real do ambiente. Ela é usada para tarefas de reconhecimento de imagem, inspeção visual e outras aplicações que exigem análise visual. A câmera pode capturar imagens e transmitir o feed de vídeo para a interface gráfica, permitindo monitoramento e controle mais precisos.
Transmissão em Tempo Real: A capacidade de transmitir vídeo em tempo real para a interface gráfica permite uma supervisão eficiente e resposta rápida a mudanças no ambiente. Vale ressaltar que depende também de sua conexão com a rede, podendo aumentar ou diminuir a latência.
Quanto maior a latência, maior o tempo de diferença entre a camerâ e o mundo real. Logo tente sempre buscar a menor latência possível.
8.0.0 Cuidados
8.1.0 Cuidados na Operação do Robô
Para garantir a segurança e a longevidade do TurtleBot3 e de seus componentes, é importante seguir algumas precauções durante a operação e o desligamento do robô.
8.1.1 Desligamento Adequado
-
Desligar a Raspberry Pi
- Utilize o comando abaixo para desligar a Raspberry Pi de forma segura:
sudo poweroff
- Utilize o comando abaixo para desligar a Raspberry Pi de forma segura:
-
Desligar o Botão de Energia
- Após a Raspberry Pi ser desligada completamente, pressione o botão de energia no TurtleBot3 para desligá-lo.
-
Remover a Bateria
- Somente depois de desligar a Raspberry Pi e o botão de energia, desconecte a bateria do TurtleBot3.
8.1.2 Avisos de Bateria
- Alarme de Bateria Fraca
- Se o robô começar a emitir um apito, isso indica que a bateria está ficando fraca e o TurtleBot3 deve ser desligado imediatamente para evitar danos.
Nível de Bateria Crítico: Se a tensão da bateria cair abaixo de 11V, há risco de perda permanente da capacidade da bateria. Certifique-se de monitorar os níveis de tensão regularmente e carregar a bateria conforme necessário.