Projeto - Missão na 404

O objetivo do projeto é programar nosso robô para cumprir um conjunto de missões na sala 404. Utilizaremos o cenário apresentado a seguir.

Os grupos, que podem ser compostos por até quatro integrantes, deverão trabalhar em conjuto no repositório do GitHub Classroom disponibilizado.

Link para repositório do projeto GitHub Classroom

Data de Entrega: Dia da AF às 12h

Instruções gerais

Aviso 1: Sempre desenvolvam nos arquivos .py dos respectivos exercícios.

Aviso 2: Lembre-se de realizar commit e push no seu repositório até o horário limite de entrega.

Aviso 3: Preencha o nome completo dos integrantes do seu grupo no arquivo README.md do seu repositório.

Aviso 4: Além de seu repositório, para todos os conceitos os grupos devem gravar um vídeo do seu robô executando a tarefa. O vídeo deve ser postado no Youtube.

No arquivo README.md do seu repositório existe o campo Link do Vídeo onde você deve preencher com apenas o link de cada video no youtube. Certifique-se de que o vídeo está público e que o link está correto. NUNCA de commit no vídeo, somente adicione o link.

Aviso 5: Para o projeto, as entregas são feitas utilizando o robô real. Entregas no simulador serão aceitas, conquistando no máximo o conceito D.

Aviso 6: São aceitos videos com entregas parciais que comprovam que seu robô é capaz de realizar parte das tarefas. Inclua o link dos vídeos no README com um comentário.

• É possível realizar a entrega parcial de conceitos avançados, por exemplo, entregar a parte de um conceito B antes de entregar a parte de um conceito C.

Configuração do Pacote (ROS 2)

• Preparação Inicial: Primeiro, aceite o convite do GitHub Classroom e clone o repositório dentro da pasta colcon_ws/src/ no seu SSD.
• Criação do Pacote ROS 2: Dentro do diretório do seu repositório, crie um novo pacote chamado projeto_robcomp.
  • Dica: Para utilizar os modulos desenvolvidos no módulo 3, inclua o pacote robcomp_util como dependência do seu pacote, e então, importe como nos exemplos do módulo 3.

Atualização dos Repositórios

Em um novo terminal, execute os comandos a seguir linha por linha.

cd ~/colcon_ws/src/my_simulation
git stash
git pull
cb

Mapa Simulado

Para inicializar o mapa do desafio, em um terminal digite:

ros2 launch my_gazebo pista-24B.launch.py

Descrição das Missões

O projeto é composto por 4 missões de complexidade crescente, envolvendo tanto o design de software quanto a utilização dos sensores e comportamentos do robô. É preciso concluir todas as missões anteriores para obter a nota da missão subsequente.

Cada missão deverá ser registrada em um ou mais vídeos, com o link adicionado no arquivo README e o codigo deve ser versionado utilizando o Releases do GitHub, com a tag do conceito atingido.

As missões envolvem os seguintes elementos:

• Pista: O robô deve permanecer dentro da pista, retornando a ela o mais rápido possível caso saia.

• Creepers: Bonecos semelhantes aos do Minecraft, que devem ser transportados até a área de entrega.

  • Eles estão posicionados no creeper_place em cor/ID aleatória, com excessão de um que está perdido.

• "Drop Area": Caixas com imagens detectáveis pela MobileNet, local onde os creepers devem ser depositados. Elas são colocadas em locais fixos da pista.

• Labirinto: Um dos creepers está dentro de um labirinto, que deve ser percorrido pelo robô para encontrá-lo e resgatá-lo.

• Placas: Arucos de ID 100, 150 e 250. O grupo pode coloca-las em qualquer lugar, fora da linha branca, para auxiliar na navegação.

code /home/borg/colcon_ws/src/my_simulation/my_gazebo/worlds/pista24B.world

Para completar uma missão, o grupo deve:

1. Capturar a tela do robô realizando a missão no simulador (até o conceito C).

2. Gravar o robô realizando a missão na pista real.

3. Incluir o link do vídeo no README do seu repositório e criar um Release com a tag referente ao último conceito alcançado.

4. Cada missão deve ser concluída em menos de 15 minutos.

5. Deixar o creeper em uma "Drop Area" inclui:

   5.1. Parar próximo à "Drop Area".

   5.2. Posicionar-se de frente da "Drop Area".

   5.3. Aproximar-se até ficar a 0.5m de distância.

   5.4. Abaixar a garra e soltar o creeper em pé.

   5.5. Retornar à pista sem derrubar o creeper.

As missões podem ser validadas ao longo do projeto. Solicite a validação da parte de requisitos de software antes de gravar.

Sua classe deve receber como entrada, cor do creeper, ID do creeper e "Drop Area".

Missão C

Essa missão é a mais simples do projeto e envolve aplicar diretamente os conceitos trabalhados na disciplina, para criar um mapa da pista e a localização dos creepers e das "Drop Area". Os seguintes passos devem ser realizados:

1. Inicie o cartographer com um mapa vázio e o nó do robô.

2. Crie um dicinário com as cores dos creepers e seus respectivas IDs e as o objeto das "Drop Area", como o exemplo abaixo:

   • Para os creepers, armazene como

creepers = {
    'verde_10': '',
    'verde_11': '',
    'azul_10': '',
    'azul_11': '',
    'bicicleta': (0,0),
    'cavalo': (0,0),
    ...
}

1. O robô sai da posição inicial e visita o local onde estão os creepers.

2. Para cada creepers presente no local, salve sua posição como a string creeper_place

3. O creeper que não está no creeper_place está no labirinto, anote sua posição como labirinto

4. Depois continue andando pela pista até encontrar todas as "Drop Area".

5. Ao encontrar uma "Drop Area", armazene onde ela está no dicionário guardando a posição (x, y) do robô quando o viu ou estime sua posição no mapa.

6. Ao encontrar todas as "Drop Area", o robô retorna para a posição inicial, para e imprime o dicionário com as posições dos creepers.

7. Salve o mapa da pista

Requisitos de projeto de software:

• Uso de Classes: O código deve ser estruturado de forma orientada a objetos, utilizando classes para organizar as funcionalidades

• Máquina de Estados: Implemente uma máquina de estados para gerenciar as diferentes etapas da missão;

• Controle Proporcional: Utilize técnicas de controle proporcional para manter o robô na trajetória desejada, especialmente ao seguir a linha.

Nota final desta missão: 5,0

Missão B

Essa missão se resume a executar a missão D no robô real.

Requisitos de projeto de software:

• Mesmo desafio da missão C
• Utilizar o robô real

Nota final desta missão: 7,0

Missão A

Essa missão utiliza o mapa e a localização dos artefatos da missão anterior e adiciona a capacidade de derubar os creepers. Os seguintes passos devem ser realizados:

1. Iniciar o navigator e o nó do robô.

2. A classe recebe a cor e o ID do creeper desejado com excessão do creeper perdido no labirinto e a "Drop Area" desejada;

3. O robô navega diretamente até o creeper_place e pega o creeper desejado;

4. Depois navega até a "Drop Area".

5. O robô deixa o creeper desejado na "Drop Area" desejada;

6. Volta para a pista e retorna a posição inicial e para.

Requisitos de projeto de software:

• Mesmo do C

• Subscriber para Aruco: Crie um nó específico que identifica o creeper pela cor e ID desejados - tanto pode publicar todos os creepers encontrados quanto apenas o creeper desejado - é uma boa prática este nó se inscrever em um tópico flag que indica se o nó deve ou não processar.

• Subscriber para MobileNet: Crie um nó para a leitura da MobileNet. Ele deve publicar um tópico com a posição (na imagem) e classe da caixa detectada - é uma boa prática este nó se inscrever em um tópico flag que indica se o nó deve ou não processar.

Nota final desta missão: 10,0

Entrega Parcial

1. O robô derruba um creeper em uma posição específica;
2. O robô derruba um creeper em uma posição específica e retorna a posição inicial.
3. O robô derruba um creeper e se move para a "Drop Area".
4. O robô consegue pegar um creeper em um ambiente controlado;

Missão A++

Essa missão utiliza os conceitos das missões anteriores adicionando resgatar o creeper do labirinto e levar ele para a "Drop Area". Os seguintes passos devem ser realizados:

1. Iniciar o navigator, o cartografer e o nó do robô.

2. A classe recebe a cor e o ID do creeper desejado (no caso o que está perdido no labirinto) e a "Drop Area" desejada;

3. O robô vai até o labirinto, navegando pelo labirinto até encontrar o o creeper desejado;

4. O robô pega o creeper desejado;

5. O robô sai do labirinto e segue para a "Drop Area";

6. O robô deixa o creeper desejado na "Drop Area" desejada;

7. O robô retorna para a posição inicial e para.

Requisitos de projeto de software:

• Mesmo do B

Nota final desta missão: 12,0

Entrega Parcial

1. O robô consegue entrar e sair do labirinto sem ter o mapa do labirinto.

Bonus

Boas práticas de Python e ROS que podem render pontos bônus no projeto:

• Utilização de Launch Files para execução do projeto
• Implementação de múltiplos "Action Servers" para todas as ações relevantes do robô.
• Configuração eficiente de parâmetros ROS
• POO, Modularização e reusabilidade de código.