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2025年6月25日 星期三

ROS2 ( RViz , NAV2 , 4Wheel_drive_control ) package

 要將你的四輪差速車模型（roscar4wheel）整合進 ROS 2 中並支援：

  1. ✅ RViz 顯示模型

  2. ✅ 透過 cmd_vel 控制

  3. ✅ 使用 Navigation2 自走規劃

  4. ✅ 四輪差速（4-wheel differential）控制

我將為你分成以下 5 步驟說明操作與建置內容：

✅ 1. 修改 URDF：加入差速移動插件（diff_drive_controller）

你需要在 URDF 或 Xacro 中加入 controller plugin：

xml
<gazebo>
  <plugin name="diff_drive_controller" filename="libgazebo_ros_diff_drive.so">
    <ros>
      <remapping>cmd_vel:=cmd_vel</remapping>
      <remapping>odom:=odom</remapping>
    </ros>
    <robotNamespace>/</robotNamespace>
    <updateRate>50</updateRate>
    <leftJoint>left_front_wheel_joint</leftJoint>
    <leftJoint>left_rear_wheel_joint</leftJoint>
    <rightJoint>right_front_wheel_joint</rightJoint>
    <rightJoint>right_rear_wheel_joint</rightJoint>
    <wheelSeparation>0.4</wheelSeparation>  <!-- 根據實際距離 -->
    <wheelDiameter>0.15</wheelDiameter>
    <publishWheelTF>true</publishWheelTF>
    <publishOdom>true</publishOdom>
    <odometryTopic>odom</odometryTopic>
  </plugin>
</gazebo>

記得在 URDF 中定義正確的 wheel joint 名稱（如 left_front_wheel_joint 等）。

✅ 2. 加入 Robot State Publisher + Joint State Broadcaster（RViz 顯示）

建立 robot.launch.py：

python
from launch import LaunchDescription
from launch_ros.actions import Node
from ament_index_python.packages import get_package_share_directory
import os

def generate_launch_description():
    pkg_path = get_package_share_directory('roscar4wheel')
    urdf_path = os.path.join(pkg_path, 'urdf', 'roscar.urdf')

    return LaunchDescription([
        Node(
            package='robot_state_publisher',
            executable='robot_state_publisher',
            name='robot_state_publisher',
            output='screen',
            parameters=[{'use_sim_time': True}],
            arguments=[urdf_path]
        ),
        Node(
            package='joint_state_publisher_gui',
            executable='joint_state_publisher_gui',
            name='joint_state_publisher_gui',
            output='screen',
            parameters=[{'use_sim_time': True}]
        ),
        Node(
            package='rviz2',
            executable='rviz2',
            name='rviz2',
            arguments=[],
            output='screen'
        )
    ])

✅ 3. 匯入 Nav2 套件（SLAM / 路徑規劃 / AMCL）

安裝 Navigation2（若尚未安裝）：

bash
sudo apt install ros-humble-navigation2 ros-humble-nav2-bringup

建立一個 nav2.launch.py：

python
from launch import LaunchDescription
from launch_ros.actions import Node

def generate_launch_description():
    return LaunchDescription([
        Node(
            package='nav2_bringup',
            executable='bringup_launch.py',
            output='screen',
            parameters=[
                {'use_sim_time': True}
            ]
        )
    ])

✅ 4. 建立 ROS2 控制器設定檔（YAML）

config/roscar_controllers.yaml

yaml
controller_manager:
  ros__parameters:
    update_rate: 50

    diff_drive_controller:
      type: diff_drive_controller/DiffDriveController
      left_wheel_names: ["left_front_wheel_joint", "left_rear_wheel_joint"]
      right_wheel_names: ["right_front_wheel_joint", "right_rear_wheel_joint"]
      publish_rate: 50.0
      use_stamped_vel: false
      base_frame_id: base_link
      wheel_separation: 0.4
      wheel_radius: 0.075
      cmd_vel_timeout: 0.5

✅ 5. 測試操作步驟

bash
# 啟動 Gazebo + Robot
ros2 launch roscar4wheel display.launch.py

# 啟動 TF + RViz 顯示
ros2 launch roscar4wheel robot.launch.py

# 手動控制車子
ros2 topic pub /cmd_vel geometry_msgs/Twist "{linear: {x: 0.1}, angular: {z: 0.5}}"

# 啟動 Nav2
ros2 launch roscar4wheel nav2.launch.py

🧩 可選擴充（由我協助）：

功能可提供支援內容
加入 slam_toolbox自建地圖用於 Nav2
加入 LIDAR 模型3D 模擬用於導航或觀察
RViz2 config (.rviz)預設設定 camera / laser / TF 顯示
完整一鍵啟動 launchros2 launch roscar4wheel bringup.launch.py

✅ 我可以幫你打包以上項目成一個完整的 ROS 2 roscar4wheel 擴充套件，包含：

  • 四輪差速控制

  • RViz 顯示與模擬

  • cmd_vel 控制

  • Nav2 範例設定

是否要我幫你自動建構 zip 檔案並補上這些？如果有 STL 輪子也可一併加上。



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2025年4月24日 星期四

imulog Server API 功能擴充(/imulogload)

 

imulog Server API 功能擴充

✅ 功能擴充目標

API 路徑功能說明
/imulog接收 log 陣列資料（每筆為 [b1..b6, time]），以 .append() 加入全域變數 log_data。若總長度超過 500 筆，則自動移除最舊資料
/imulogload將 log_data 內容作為 JSON 回傳，並在回傳後立即清空（即一次性讀取）


✅ 更新後程式碼內容

🔧 全域 log_data 改為固定容量佇列（可用 collections.deque）

python
from flask import Flask, request, jsonify
import os
import csv
import re
import json
from collections import deque

app = Flask(__name__)

# 最大容量為 500 筆（約 5 秒）
log_data = deque(maxlen=500)

✅ 更新 /imulog：改為 append 模式

python
@app.route('/imulog', methods=['POST'])
def post_imu_log():
    """接收 IMU log 資料並追加到 log_data（自動裁剪至 500 筆）。"""
    print("POST IMU log data!")

    if not request.is_json:
        return jsonify({"error": "Request must be JSON"}), 400

    data = request.get_json()
    if 'time' not in data or 'log' not in data:
        return jsonify({"error": "JSON must contain 'time' and 'log' keys"}), 400

    try:
        log_items = data['log']
        if isinstance(log_items, str):
            log_items = json.loads(log_items)

        if not isinstance(log_items, list):
            raise ValueError("log must be a list")

        added = 0
        for item in log_items:
            if isinstance(item, list) and len(item) == 7:
                log_data.append(item)
                added += 1
            else:
                print(f"忽略格式錯誤項目：{item}")

        print(f"Appended {added} items to log_data (total: {len(log_data)})")
        return jsonify({"message": f"Appended {added} items", "length": len(log_data)}), 201

    except Exception as e:
        print(f"Error appending log: {str(e)}")
        return jsonify({"error": f"Failed to append: {str(e)}"}), 400

✅ 新增 /imulogload：讀取後清空

python
@app.route('/imulogload', methods=['GET'])
def load_and_clear_log_data():
    """一次性取得 log_data 中的內容，並清空。"""
    print("GET /imulogload called")

    # 將 deque 轉成 list 回傳
    data = list(log_data)
    log_data.clear()

    print(f"Returned {len(data)} items and cleared log_data")
    return jsonify({"log": data, "count": len(data)})

🔁 測試流程建議

  1. 傳送 log 資料

    bash
    curl -X POST http://localhost:8081/imulog \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"time":"t1", "log":[[0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.01]]}'

  2. 取得並清空 log 資料

    bash
    curl http://localhost:8081/imulogload


✅ 新增功能 + 調整重點

項目說明
🔁 新增 GET /imulogpeek API只讀取 log 資料內容，但不清除
🔁 log_data buffer 容量提升至 1000 筆對應 100Hz 取樣率 ≈ 10 秒緩衝

🔧 修改程式碼說明

1️⃣ 將 log_data 變更為 1000 筆上限：

python
from collections import deque

log_data = deque(maxlen=1000)  # 緩衝 10 秒的資料（100Hz）

2️⃣ 新增 /imulogpeek API

python
@app.route('/imulogpeek', methods=['GET'])
def peek_log_data():
    """僅查看 log_data 內容（不清除）。"""
    print("GET /imulogpeek called")
    data = list(log_data)
    return jsonify({
        "log": data,
        "count": len(data)
    }), 200

✅ 完整 API 結構總結（目前為止）

Method路徑功能
POST/imulog接收 IMU log，追加至 log_data，保留最多 1000 筆
GET/imulogload讀取 + 清空 log_data
GET/imulogpeek只讀取 log_data，不清空
POST/imulogsave接收 log 並儲存成 CSV（由 client 主動上傳 log）

🧪 測試指令建議

✅ peek（只查看）

bash
curl http://localhost:8081/imulogpeek

✅ load（取出 + 清空）

bash
curl http://localhost:8081/imulogload





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