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Modellazione Waypoint: Guida al codice

Implementazione delle equazioni della dinamica e della cinematica di un AUV. La missione consiste nel raggiungere dei waypoints di cui le coordinate (Lat. Long. e Prof.) sono espresse nel file mission.yaml. . Realizzato da: Del Medico Riccardo, Gazzanelli Niccolò, Nobili Alberto Maria .

Contenuti:

1) Requisiti

Per eseguire correttamente la simulazione ed ottenere i risultati mostrati nel report, è opportuno assicurarsi di avere:

  • eigen3 nel path /usr/include/eigen3
  • Avere scaricato tutti e 3 i pkgs del Team Waypoints. Altrimenti eseguire: 
       ~/catkin_ws/src:
   git clone https://github.com/BOYADER/Navigazione
   git clone https://github.com/BOYADER/Pianificazione-Controllo
   git clone https://github.com/BOYADER/Modellazione
  • Rendere eseguibili i nodi python del pkg pc_wp: 
       ~/catkin_ws/src/Pianificazione-Controllo/pc_wp/scripts ~$ chmod +x *
  • Scaricare pymap3d e termcolor: 
    pip install pymap3d
pip install termcolor

2) Simulazione

Per lanciare la simulazione, basta lanciare da terminale:

     ~$ roslaunch pc_wp launch.launch

Il launch appartiene al pkg pc_wp e lancia i nodi principali dei pkgs del Team. Per visualizzare meglio la simulazione, vengono inoltre lanciati dei nodi rqt_plot. (https://github.com/BOYADER/Pianificazione-Controllo/blob/main/pc_wp/launch/launch.launch) E' possibile plottare:

  • Stato vero e stato stimato.
  • Forze e Coppie generate dal blocco di Controllo.
  • Errore sulle singole grandezze.
  • Errore quadratico Medio (MSE) calcolato iterativamente al variare del tempo.

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3) Struttura del pkg di Modellazione

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4) Nodi

  1. model.cpp: Nodo che è responsabile di prelevare informazioni dal topic/tau, fornito dal blocco di Pianificazione&Controllo, e restituire la dinamica del veicolo, fornendo le informazioni su posa e velocità che servono per implementare i sensori.

  2. ahrs.cpp: Nodo che implementa il sensore AHRS.

  3. depth.cpp: Nodo che implementa il sensore di profondità.

  4. dvl.cpp: Nodo che implementa il sensore DVL.

  5. gps.cpp: Nodo che implementa il sensore GPS.

  6. usbl.cpp: Nodo che implementa il sensore USBL.

  7. constant.h: Nodo che contiene le costanti usate da più file.

  8. math_utility.cpp: Nodo che contiene alcune funzioni matematiche di utilità usate da più file.

  9. sensor_utility.cpp: Nodo che contiene alcune funzioni di utilità relative ai sensori.

  10. fake_nav.cpp: Nodo di prova che simula il blocco navigazione, utile per il comando rqt_graph.

  11. fake_control.cpp: Nodo di prova utile per simulare delle forze o coppie da imprimere al robot.

5) File YAML

L’unico file YAML nel pkg si chiama mission.yaml e si trova al path: ~/config/mission.yaml .

Il file contiene le coordinate geografiche della posa iniziale e dei waypoints da raggiungere in missione.

6) Files launch

Sono state fatte numerose prove per la validazione del modello e dei sensori, dunque sono presenti vari file launch. Per lanciare uno di questi launch, sul terminale basta digitare:

   roslaunch modellazione <nome_file>.launch

  1. modellazione.launch: Esegue una simulazione del comportamento del robot come definito dal file fake_control.cpp

  2. surge_pitch.launch e surge_yaw.launch: Esegue la simulazione del robot per analizzare il comportamento in presenza di attuazione di due gradi di libertà contemporaneamente.

  3. validazione_dvl.launch e validazione_gps.launch: Eseguono la simulazione del robot per analizzare il comportamento dei due rispettivi sensori.

  4. validazione_risalita.launch: Esegue la simulazione del comportamento del robot in assenza di forze e coppie.