Rob_Movel_ws

Simulação de Robô Móvel Autônomo em ROS Noetic

Este repositório contém o workspace ROS utilizado para simulação, mapeamento e navegação autônoma de um robô móvel utilizando ROS Noetic, Gazebo 11 e RViz.

O projeto foi desenvolvido com foco em uma aplicação de robótica móvel em ambiente interno, utilizando um robô diferencial equipado com sensor LiDAR para criação de mapas e posterior navegação autônoma.

---

Funcionalidades

O projeto permite:

• Simulação do robô móvel no Gazebo
• Criação de mapas utilizando SLAM (GMapping)
• Visualização do ambiente no RViz
• Localização do robô utilizando AMCL
• Navegação autônoma utilizando Move Base
• Planejamento de trajetória em ambiente conhecido
• Controle manual via teleoperação
• Testes em ambiente de armazém simulado
• Navegação utilizando pontos fixos (waypoints)
• Execução de rotas sequenciais entre diferentes pontos do mapa
• Controle de destinos pelo terminal utilizando comandos de teclado

---

Ambiente de Desenvolvimento

Software utilizado

• Ubuntu 20.04
• ROS Noetic
• Gazebo 11
• RViz
• Catkin Workspace

---

Principais Pacotes ROS

• gazebo_ros
• slam_gmapping
• map_server
• amcl
• move_base
• rviz
• navigation stack

---

Estrutura do Workspace

Rob_Movel_ws
│
├── src
│   │
│   ├── atom
│   │   ├── launch
│   │   ├── urdf
│   │   ├── meshes
│   │   ├── model
│   │   ├── worlds
│   │   └── scripts
│   │
│   ├── navigation_stack
│   │   ├── launch
│   │   ├── param
│   │   ├── rviz
│   │   ├── config
│   │   │   └── waypoints.yaml
│   │   ├── scripts
│   │   │   └── waypoint_keyboard.py
│   │   └── src
│   │
│   └── maps
│       └── armazem_leve
│           ├── map.yaml
│           └── map.pgm
│
└── README.md

---

Instalação

1. Criar workspace

mkdir -p ~/Rob_Movel_ws/src

cd ~/Rob_Movel_ws

---

2. Clonar o repositório

git clone https://github.com/Leite02/Rob_Movel_ws.git

---

3. Instalar dependências ROS

sudo apt update

sudo apt install \
ros-noetic-gazebo-ros \
ros-noetic-gmapping \
ros-noetic-navigation \
ros-noetic-map-server \
ros-noetic-amcl \
ros-noetic-move-base

---

4. Compilar o workspace

Dentro do workspace:

cd ~/Rob_Movel_ws

catkin_make

Após a compilação:

source devel/setup.bash

---

Execução

1. Mapeamento do ambiente (SLAM)

Para criar um novo mapa:

roslaunch atom atom_mapping.launch

Esse comando inicia:

• Gazebo
• Robô móvel
• Sensor LiDAR
• GMapping
• RViz configurado para mapeamento

Durante o mapeamento, mova o robô utilizando teleoperação.

Após finalizar, salve o mapa:

rosrun map_server map_saver -f ~/Rob_Movel_ws/src/maps/nome_do_mapa

Serão gerados:

nome_do_mapa.yaml
nome_do_mapa.pgm

---

Navegação Autônoma

Com o mapa previamente criado:

roslaunch atom armazem_navigation.launch

Esse launch inicia:

• Gazebo com ambiente conhecido
• Map Server
• AMCL para localização
• Move Base
• RViz para navegação

No RViz:

Inicialize a posição do robô utilizando:

2D Pose Estimate

Defina o destino utilizando:

2D Nav Goal

O robô irá calcular uma trajetória e navegar automaticamente.

---

Navegação utilizando Waypoints

Além da navegação pelo RViz, o projeto possui um sistema de navegação utilizando pontos previamente definidos no mapa.

Os pontos são armazenados no arquivo:

~/Rob_Movel_ws/src/navigation_stack/config/waypoints.yaml

Cada waypoint possui:

• posição X
• posição Y
• orientação do robô (Yaw)

Exemplo:

waypoints:
  1:
    x: 7.323
    y: 6.041
    yaw: -3.14

---

Executando navegação por Waypoints

Primeiro inicie a navegação:

roslaunch atom armazem_navigation.launch

Em outro terminal:

source ~/Rob_Movel_ws/devel/setup.bash

rosrun navigation_stack waypoint_keyboard.py

O programa exibirá:

NAVEGAÇÃO POR WAYPOINTS

Digite o número do waypoint desejado.

Exemplo:

5

O robô irá navegar automaticamente até o ponto 5.

---

Execução de Rotas

Também é possível executar uma sequência de pontos.

Exemplo:

rota 1 5 9 13

O robô executará:

Waypoint 1
      ↓
Waypoint 5
      ↓
Waypoint 9
      ↓
Waypoint 13

Ao finalizar:

ROTA FINALIZADA

---

Alteração dos Waypoints

Para criar ou modificar pontos de navegação:

Editar:

~/Rob_Movel_ws/src/navigation_stack/config/waypoints.yaml

Os pontos devem estar dentro da região conhecida pelo mapa utilizado pelo AMCL.

---

Controle Manual

O robô pode ser movimentado utilizando comandos de velocidade:

rostopic pub /atom/cmd_vel geometry_msgs/Twist \
'{linear: {x: 0.2, y: 0.0, z: 0.0},
angular: {x: 0.0, y: 0.0, z: 0.0}}'

---

Principais Launch Files

Mapeamento

atom/launch/atom_mapping.launch

Executa o processo de SLAM.

---

Navegação

atom/launch/armazem_navigation.launch

Executa navegação autônoma utilizando mapa existente.

---

Mundo Gazebo

atom/launch/atom_warehouse.launch

Carrega o ambiente simulado.

---

Sensores

O robô possui:

LiDAR

Responsável por:

• criação do mapa
• localização
• detecção de obstáculos

Tópico:

/scan

---

Odometria

Responsável pela estimativa de movimento:

/atom/odom

---

Controle de velocidade

Comando:

/atom/cmd_vel

---

Mapa utilizado

O projeto utiliza o ambiente:

maps/armazem_leve

Contendo:

map.yaml
map.pgm

O mapa foi criado utilizando GMapping através do sensor LiDAR do robô.

---

Solução de Problemas

Robô aparece no lugar errado no RViz

Utilize:

2D Pose Estimate

e informe a posição inicial.

---

Não aparecem tópicos ROS

Verifique se o ambiente foi carregado:

source ~/Rob_Movel_ws/devel/setup.bash

---

Gazebo abre mas robô não se move

Verifique:

rostopic list | grep cmd_vel

Deve existir:

/atom/cmd_vel

---

Waypoint não inicia

Verifique se o arquivo existe:

ls ~/Rob_Movel_ws/src/navigation_stack/config/

Deve aparecer:

waypoints.yaml

Verifique a permissão do script:

chmod +x ~/Rob_Movel_ws/src/navigation_stack/scripts/waypoint_keyboard.py

---

Licença

Este projeto está disponibilizado para fins acadêmicos e de pesquisa.