ROS Development

10.1 ROS คืออะไร?

Robot Operating System (ROS) เป็น meta-OS แบบ open-source สำหรับงานหุ่นยนต์ ที่จัดเตรียม Hardware Abstraction, การควบคุมอุปกรณ์, การสื่อสารระหว่างโปรเซส (Inter-Process Messaging) และระบบจัดการแพ็คเกจ

ROS ทำงานเป็น เครือข่ายของโปรเซสที่สื่อสารกันแบบหลวม ๆ ผ่าน Topics, Services, และ Parameter Server

แผนผังการสื่อสารของ ROS กับ myCobot

10.2 ROS1 vs ROS2 เลือกอันไหน?

10.3 แพ็คเกจสำคัญสำหรับ myCobot

10.4 เริ่มต้นกับ ROS1 บน Jetson Nano

ตั้งค่า Environment

เพิ่ม source ใน .bashrc ให้ ROS เข้าใช้งานได้ทุก terminal:

echo "source /opt/ros/noetic/setup.bash" >> ~/.bashrc
echo "source ~/catkin_ws/devel/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

เปิดโมเดลหุ่นยนต์ใน rviz

มี launch file สำหรับงาน 4 แบบ เลือกตามที่ต้องใช้:

roslaunch mycobot_280jn slider_control.launch \
    port:=/dev/ttyTHS1 baud:=1000000

roslaunch mycobot_280jn test.launch

roslaunch mycobot_280jn mycobot_follow.launch

roslaunch mycobot_280jn mycobot_gui_control.launch
# หรือ
roslaunch mycobot_280jn keyboard_teleop.launch

สั่งจริงจาก ROS

ใช้ Python rospy เชื่อมระหว่าง ROS topic กับ pymycobot:

#!/usr/bin/env python3
import rospy
from std_msgs.msg import Float64MultiArray
from pymycobot import MyCobot280

mc = MyCobot280('/dev/ttyTHS1', 1000000)

# ช่วงมุมปลอดภัยของแต่ละ joint (องศา) — อ้างอิงตาราง 7.2
JOINT_LIMITS = [(-165, 165), (-165, 165), (-165, 165),
                (-165, 165), (-165, 165), (-175, 175)]

def angle_callback(msg):
    angles = list(msg.data)
    # 1) ตรวจขนาด: ต้องมี 6 มุมพอดี ไม่งั้นข้าม (กัน array ผิดขนาดจากโหนดอื่น)
    if len(angles) != 6:
        rospy.logwarn("ข้ามคำสั่ง: ต้องการ 6 มุม แต่ได้รับ %d", len(angles))
        return
    # 2) clamp ทุกมุมให้อยู่ในลิมิตก่อนส่งเข้ามอเตอร์ (กันแขนเหวี่ยงเกินพิกัด)
    safe = [max(lo, min(hi, a)) for a, (lo, hi) in zip(angles, JOINT_LIMITS)]
    mc.send_angles(safe, 50)

if __name__ == "__main__":
    rospy.init_node("mycobot_listener")
    rospy.Subscriber("/mycobot/angles", Float64MultiArray, angle_callback)
    rospy.spin()

10.5 MoveIt Motion Planning

MoveIt เป็น framework สำหรับวางแผนการเคลื่อนที่ของแขนกล แทนที่จะคำนวณ inverse kinematics เอง MoveIt จะหาทางที่ ปลอดภัย (ไม่ชนตัวเอง / สิ่งกีดขวาง) และ เหมาะสม ให้

เปิด MoveIt + rviz

roslaunch mycobot_280jn_moveit mycobot_moveit.launch

จะเปิด rviz พร้อม MoveIt motion planning panel (ฝั่งซ้าย) แต่ตอนนี้ ยังไม่ขับหุ่นยนต์จริง เป็นแค่ simulation เปิดอีก terminal เพื่อ sync motion ไปยังหุ่นยนต์จริง:

rosrun mycobot_280jn_moveit sync_plan.py \
    _port:=/dev/ttyTHS1 _baud:=1000000

ความสามารถ

• ลากปลายแขนใน rviz เพื่อกำหนด goal pose แล้วกด Plan & Execute
• หลบสิ่งกีดขวาง เพิ่ม collision objects ในฉาก MoveIt จะหลบให้
• วาง Waypoints สั่งแขนผ่านลำดับจุดหลาย ๆ จุด
• Cartesian Path เคลื่อนเป็นเส้นตรงในระนาบ XYZ

10.6 ROS2 (Foxy)

เครื่องนี้เป็น Ubuntu 20.04 อยู่แล้ว ติดตั้ง ROS2 Foxy เพิ่มได้เลย (ใช้ร่วมกับ ROS Noetic ที่มีอยู่ได้)

ติดตั้ง ROS2 Foxy

sudo apt update && sudo apt install curl gnupg lsb-release
sudo curl -sSL https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.key -o /usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg] http://packages.ros.org/ros2/ubuntu $(lsb_release -cs) main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ros2.list > /dev/null
sudo apt update
# บน Jetson (arm64) เมตาแพ็กเกจ -desktop เต็ม (rviz/Gazebo) มักไม่มี binary ครบ
# ลง ros-base ก่อน แล้วค่อยเพิ่มเครื่องมือทีละตัวที่ต้องใช้ (เช่น ros-foxy-rviz2)
sudo apt install ros-foxy-ros-base

ความแตกต่างจาก ROS1

• ใช้ ros2 launch แทน roslaunch
• ใช้ ros2 topic แทน rostopic
• ไม่ต้องเปิด roscore ก่อน (DDS-based, ไม่มี Master)
• Python API ใช้ rclpy แทน rospy

10.7 ทรัพยากรเพิ่มเติม

• ROS Noetic Wiki official documentation
• ROS2 Foxy Documentation
• github.com/elephantrobotics/mycobot_ros source code
• MoveIt Tutorials
• ROS2 Tutorials (Humble, official) เริ่ม ROS2 ฉบับปัจจุบัน — หมายเหตุ: หนังสือ ROS รุ่นเก่าอย่าง Learning ROS for Robotics Programming อิง ROS1 ยุคก่อน เนื้อหาล้าสมัยแล้ว