ROS与Simulink联合仿真(三):自定义Message

本文档详细介绍了如何在Linux(Ubuntu18.04+ROSMelodic)和Windows(Matlab2020b)环境下将ROS自定义消息转换为Matlab自定义消息。转换规则包括首字母大写和去除下划线等。转换步骤涉及添加ROS包路径、运行rosgenmsg函数、保存生成的msg路径以及更新类定义。参考文献提供了相关MATLAB官方帮助链接。

目录

版本说明

转换规则

转换步骤

参考文献


版本说明

  Liunx端:Ubuntu18.04+ROS melodic

  Windows端:Matlab2020b

转换规则

  ROS自定义Msg转换成Matlab自定义Msg,有以下规则:

  • ROS消息第一个字母变大写
  • 下划线后第一个字母变大写
  • 去除下划线

  注:Simulink Bus同样适用该规则.

转换步骤

  ROS msg转换成Matlab ROS msg,存在以下步骤:

  • 添加ROS包路径。将ROS包路径添加到matlab路径上,以备rosgenmsg函数使用。
  • 运行rosgenmsg函数。编译成功后会生成相应步骤,按command说明操作即可。
  • 保存生成的msg路径。将生成的matlab msg路径保存
  • 更新msg类定义。清空工作空间,更新类定义。

  相应命令行,示例如下:

folderpath = 'c:\MATLAB\custom_msgs\packages';
rosgenmsg(folderpath)
addpath('C:\MATLAB\custom_msgs\packages\matlab_msg_gen_ros1\msggen')
savepath
clear classes
rehash toolboxcache

参考文献

1.https://ww2.mathworks.cn/help/ros/ref/rosgenmsg.html

2.https://ww2.mathworks.cn/help/ros/ug/ros-custom-message-support.html

SimulinkROS环境下进行机械臂仿真,可以通过以下方法实现联合仿真控制: ### SimulinkROS联合仿真的基础 Simulink作为MATLAB的一个模块化仿真环境,支持ROS的深度集成。通过ROS Toolbox(原 Robotics System Toolbox),Simulink可以ROS节点进行通信,并且可以直接生成ROS代码用于实际控制机器人[^4]。这种集成使得Simulink成为开发复杂机器人控制算法的理想平台。 ### 机械臂模型的建立 首先,在Simulink中建立机械臂的动态模型。可以使用Simscape Multibody工具箱来构建多体动力学模型,这允许用户定义机械臂的几何结构、质量分布以及关节特性。对于已经存在的机械臂模型,也可以导入URDF文件(Unified Robot Description Format)来快速搭建模型[^3]。 ### ROS接口配置 为了使Simulink能够ROS通信,需要配置相应的ROS接口: - 在Simulink中安装并配置ROS Toolbox。 - 启动ROS主节点(roscore)并在Simulink中设置ROS网络参数以连接到该主节点。 - 使用ROS Publisher和Subscriber模块将Simulink模型中的输入输出信号映射到ROS话题上。 ### 控制算法设计 利用Simulink提供的丰富模块库设计控制算法。例如,可以使用PID控制器模块来实现位置或速度控制,或者使用更高级的控制策略如模型预测控制(MPC)。这些控制算法可以根据从ROS接收到的传感器数据实时调整机械臂的动作。 ### 实时仿真部署 完成控制算法的设计后,可以通过两种方式进行仿真和部署: - **在线仿真**:保持SimulinkROS之间的实时通信,直接通过Simulink控制Gazebo中的机械臂仿真。 - **离线部署**:使用Simulink Coder或Embedded Coder生成C/C++代码,并将其编译为ROS包中的节点,这样就可以脱离MATLAB/Simulink环境独立运行[^4]。 ### 示例代码 下面是一个简单的示例,展示如何在Simulink中创建一个发布者节点,向ROS发送关节角度命令: ```matlab % 创建一个ROS节点 node = ros.Node('simulink_joint_controller'); % 定义一个Publisher,发布到/joint_commands话题 pub = node.advertise('/joint_commands', 'std_msgs/Float64MultiArray'); % 设置定时器,定期发送数据 timerObj = timer('ExecutionMode','fixedRate','Period',0.1,... 'TimerFcn',{@sendJointCommands, pub}); start(timerObj); function sendJointCommands(~, ~, publisher) % 构造消息 msg = rosmessage(publisher); set(msg, 'Data', [0.5, -0.5, 0.7, -0.7, 0.3, -0.3]); % 假设六自由度机械臂 % 发布消息 send(publisher, msg); end ``` 上述代码展示了如何在MATLAB脚本中创建ROS节点和发布者,并周期性地发送关节角度命令。类似的功能可以在Simulink中通过图形化界面配置实现。 ###
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