Documentação do Sistema de Segurança - Versão Atualizada

Introdução

  Na sprint 2, foram apresentados dois sistemas de segurança pelo grupo SugarZ3ro atrelados ao controle do Turtlebot, através dos quais o usuário teria mais precisão na movimentação e a opção de acionar uma parada de emergência ao pressionar a tecla Q. Durante a sprint 3, o sistema de segurança passou por significativas melhorias para aprimorar a detecção de obstáculos e a prevenção de colisões, utilizando dados de um LiDAR (Laser Imaging Detection and Ranging). Na sprint 5, o sistema de segurança usando um LiDAR foi aprimorado para que a movimentação do robô continuasse possível apenas nas direções onde objetos não foram identificados, o que torna a usabilidade do sistema de segurança de maior qualidade e facilita a utilização pelo usuário.

Sistema de Segurança

  O sistema de segurança integrado à interface foi aprimorado no mesmo diretório do frontend, no arquivo que controla a movimentação do Turtlebot 3. O arquivo rosbridge_movement.jsx, localizados em ~src/frontend/src/components/rosbridge_movement/rosbridge_movement.jsx, agora a movimentação do robô é interrompida na direção em que o obstáculo foi identificado e, ao mesmo tempo, permite-se que a movimentação do robô continue nas direções onde nenhum obstáculo foi identificado.

1. Inicialização do tópico de verificação (dados LiDAR)

   // Initialize the scan topic (LiDAR data)
   const lidarTopic = new ROSLIB.Topic({
     ros: ros.current,
     name: '/scan',
     messageType: 'sensor_msgs/LaserScan'
   });
   
   lidarTopic.subscribe((message) => {
     checkForObstacles(message);
   });
   
   return () => {
     ros.current.close();
   };
   • Descrição: Este trecho de código cria um subscription para o tópico scan, que recebe dados do sistema LiDAR.
   • Função: Permite que o nó receba continuamente dados de distância do sistema LiDAR, necessários para detectar obstáculos.

2. Callback do LiDAR (LaserScan)

   const checkForObstacles = (data) => {
   const ranges = data.ranges;
   const minDistance = 0.3; // Define a distância mínima segura
   
   // Filtrar leituras inválidas
   const validRanges = ranges.filter(range => range > 0 && range < Infinity);
   
   if (validRanges.length === 0) {
       setLidarData('none');
       return; // Sem leituras válidas, sair da função
   }
   
   const minRange = Math.min(...validRanges);
   
   if (minRange <= minDistance) {
       const minIndex = ranges.indexOf(minRange);
       const numberOfIndices = ranges.length;
   
       const valorA = Math.floor(numberOfIndices / 4);
       const valorB = valorA * 3;
   
       if (valorA < minIndex && minIndex < valorB) {
       if (lidarData !== 'back') {
           console.log('Obstáculo detectado atrás');
           handleStop()
           setCollision(true)
           setLidarData('back');
           broadcastObstacle('back');
       }
       } else {
       if (lidarData !== 'front') {
           console.log('Obstáculo detectado à frente');
           handleStop()
           setCollision(true)
           setLidarData('front');
           broadcastObstacle('front');
       }
       }
   } else {
       console.log('Nenhum obstáculo detectado');
       setLidarData('none');
       setCollision(false);
       broadcastObstacle('none');
   }
   };
   
   • Descrição: Esta função é chamada sempre que uma nova mensagem é publicada no tópico scan.
   • Função: Verifica se há obstáculos usando os dados do LiDAR. Se múltiplas leituras válidas indicarem a presença de um obstáculo a uma distância menor que 0.3 metros, o estado collision é atualizado para true.

3. Função de Movimento

       const move = (linear, angular) => {
           if ((lidarData === 'front' && linear > 0) || (lidarData === 'back' && linear < 0)) {
               console.log('Collision detected! Stopping movement.');
               handleStop();
               return; // Não enviar comandos de movimento na direção do obstáculo
           }
   
           console.log(`Moving: linear=${linear}, angular=${angular}`);
           const twist = new ROSLIB.Message({
               linear: { x: linear, y: 0, z: 0 },
               angular: { x: 0, y: 0, z: angular }
           });
           cmdVel.current.publish(twist);
           };
   • Descrição: Esta função publica uma mensagem no tópico /cmd_vel para controlar o movimento do TurtleBot.
   • Função: Se uma colisão é detectada, impede o movimento para frente ou para trás, conforme a direção do obstáculo. Caso contrário, permite o movimento com as velocidades linear e angular especificadas.

4. Manipuladores de Movimento

   const handleForward = () => move(0.2, 0);
   const handleLeft = () => move(0, 0.5);
   const handleRight = () => move(0, -0.5);
   const handleBackward = () => move(-0.2, 0);
   const handleStop = () => move(0, 0);
   const handleTurnoff = () => {
   handleStop();
   ros.current.close();
   };
   
   • Descrição: Funções específicas para controlar os movimentos do TurtleBot (avançar, virar à esquerda, virar à direita, mover para trás, parar e desligar).
   • Função: Permitem controlar o TurtleBot através de comandos específicos.

5. Parâmetros do Sistema de Segurança minDistance:

   • Descrição: A distância mínima segura antes de tomar ação corretiva.
   • Valor: 0.3 metros (30 cm).

   collision:

   • Descrição: Estado que indica se uma colisão foi detectada.
   • Valores possíveis: True ou False.

Conclusão

  O componente TurtleBotController é crucial para garantir que o TurtleBot opere de maneira segura e eficiente. Ele utiliza dados do LiDAR para detectar obstáculos e ajusta o movimento do robô conforme necessário para evitar colisões. Este sistema é implementado de forma contínua e responsiva, assegurando que o TurtleBot possa navegar de maneira autônoma sem riscos de danos.