2026年春江苏开放大学机器人操作系统061020实践训练（四）：机器人的运动控制仿真

文档介绍

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（一）实践目标：

掌握两轮差速移动机器人的运动控制编程及仿真方法。

（二）实践内容：

1. 建立移动机器人运动学模型，创建仿真环境，通过在命令行中发布Twist消息控制机器人在仿真环境中的运动；

2. 检测键盘的按键动作，将检测到的键盘输入赋值为相应参数，并发布话题消息，当检测到键盘输入后，订阅相应的话题消息，实现键盘控制机器人运动。

（三）实践操作：

线下软件操作。

（四）实验报告：提交实验报告。

4机器人运动控制仿真

一、实验目标：

掌握两轮差速移动机器人的运动控制编程及仿真方法。

二、实验环境：

Ubuntu操作系统，ROS环境。

三、实验内容：

1．建立移动机器人运动学模型，创建仿真环境，通过在命令行中发布Twist消息控制机器人在仿真环境中的运动。

2.检测键盘的按键动作，将检测到的键盘输入赋值为相应参数，并发布话题消息，当检测到键盘输入后，订阅相应的话题消息，实现键盘控制机器人运动。。

四、实验步骤：

 1.在命令行中发布Twist消息控制机器人移动。

两轮差速移动机器人有三种运动方式,通过其运动学方程推出，只要通过控制两个驱动轮电动机的输入脉冲频率，即控制小车的线速度和角速度,就可实现机器人的多种运动状态。这里用Turtlebot3 Burger机器人作为控制对象。

首先,启动仿真环境,并加载机器人模型,然后通过rostopic list命令查看ROS网络上发布的话题。

export TURTLEBOT3_MODEL = burger

roslaunch turtlebot3 _gazebo turtlebot3_world.launch

rostopic list

如图1所示，ROS 网络中正在发布一个名为/cmd_vel 的话题。通过rostopic type命令查看此话题上发布消息的类型为geometry_msgs/Twist,此消息数据为机器人基于坐标系x、y、z轴上的线速度和角速度。查询结果如图2所示。

$ rostopic type /cmd_vel

$ rosmsg show geometry_msgs/Twist

当前因为Twist消息还没有效据，断以机器人的速度为零，在仿真环拚中保持静止状态。可以通过rostopic pub命令向/cmd_vel钱题发布消息，让走机器人定直线，

roslopic pub -l /cmd_vel geometTy magaTwis"Linear:

X：0.1

y:0.0

z:0.0

angular;

x:0.0

y:0.0

z;0.0”

如上命令所示,给定x方向的线速度Q,1m/ss，参数“-1”表示发布一条消息后即退出，如果想持续发布消息不白动退山，可以将参数改为“- r”,同时指定清息发布的频率。

2．使用键盘控制机器人移动

通过键盘按键控制机器人运动是ROS机器人常用到的,相关源码也已经在开源网站公开( https:/ / github.com/ ros - teleop,teleop_twist_keyboard)。由于 ROS 强大的代码复用支持,开发者可以轻松地将键盘控制源码移植到自己的机器人上。

Turtlebot3系列机器人同样移植了此源码,通过一些修改,实现了用键盘控制机器人的各种运动（源码地址为 https://github.com/ROBOTIS - CIT/turtlebot3/blob/master/turtlebot3_teleop/nodes/turtlebot3_teleop_key)。 

五、实验报告：

提交实验报告。