-PERCEPTION AND ACTUATION MODELS .1

Posted 2023-03-08 zhangrelay

书中，第三章主题：

First Behavior: Avoiding Obstacles with Finite States Machines

本节旨在应用到现在为止所展示的一切来创建看似“聪明”的行为。这个练习将介绍的许多东西结合起来，并展示使用ROS2编程机器人的效率。此外，将解决机器人编程中的一些问题。凹凸（避开障碍物）行为使用机器人的传感器来检测机器人前方的附近障碍物。机器人向前移动，当它检测到障碍物时，它返回并转动一段固定的时间，再次向前移动。虽然这是一种简单的行为，但建议使用一些决策方法，因为代码即使很简单，在解决可能出现的问题时也会开始变得无序。在这种情况下，将使用有限状态机（FSM）。FSM是一种数学计算模型，可以使用它来定义机器人的行为。它由状态和过渡组成。机器人一直在一个状态下产生输出，直到满足输出转换的条件，并转换到该转换的目标状态。当实现简单行为时，应用FSM可以显著降低解决问题的复杂性。暂时，试着思考如何使用循环、if、临时变量、计数器和计时器来解决凹凸（避开障碍物）问题。要理解并遵循其逻辑，这将是一个复杂的程序。一旦完成，添加一些额外的条件可能会放弃已经做的事情，重新开始。将基于FSM的解决方案应用于凹凸（避开障碍物）问题很简单。想想机器人必须产生的不同输出（停止、前进、后退和转弯）。这些操作中的每一个都有自己的状态。现在考虑状态（连接和条件）之间的转换，获得如图所示的FSM。

3.1 PERCEPTION AND ACTUATION MODELS

3.1感知和驱动模型

线性速度应为m/s，旋转速度rad/s，线性加速度m/s2。

x向前增长，y向左增长，z向上增长。（图示红Y为Z）。角度定义为围绕轴的旋转。

感知：单线LaserScan

$ ros2 interface show /sensor msgs/msg/LaserScan
# Single scan from a planar laser range-finder
##
If you have another ranging device with different behavior (e.g. a sonar
# array), please find or create a different message, since applications
# will make fairly laser-specific assumptions about this data
std msgs/Header header # timestamp in the header is the acquisition time of
# the first ray in the scan.
##
in frame frame id, angles are measured around
# the positive Z axis (counterclockwise, if Z is up)
# with zero angle being forward along the x axis
float32 angle min # start angle of the scan [rad]
float32 angle max # end angle of the scan [rad]
float32 angle increment # angular distance between measurements [rad]
float32 time increment # time between measurements [seconds] - if your scanner
# is moving, this will be used in interpolating pos
# of 3d points
float32 scan time # time between scans [seconds]
float32 range min # minimum range value [m]
float32 range max # maximum range value [m]
float32[] ranges # range data [m]
# (Note: values < range min or > range max should be
# discarded)
float32[] intensities # intensity data [device-specific units]. If your
# device does not provide intensities, please leave
# the array empty.

angle min: -1.9198600053787231

angle max: 1.9198600053787231

驱动：左右轮

$ ros2 interface show geometry msgs/msg/Twist
Vector3 linear
Vector3 angular
$ ros2 interface show geometry msgs/msg/Vector3
float64 x
float64 y
float64 z

所有机器人都使用这种信息格式来接收速度，允许通用远程操作程序（包括键盘、操纵杆、手机等）和ROS中的导航。再次谈到标准化。

geometry msgs/msg/Twist消息比本章机器人支持的更通用。不能让它在Z方向移动（它不能飞），也不能只用两个轮子就横向移动。这是一个差动机器人。如果有一架四旋翼机，可能会做更多的平移和旋转。但本章只能让它向前或向后、旋转或两者结合。出于这个原因，只能使用linear.x和angular.z字段。