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Ejecuta un ejemplo completo con Turtlesim

Tabla de contenidos

Resumen

Turtlesim es una herramienta de simulación sencilla que demuestra los conceptos fundamentales de ROS 2, tales como nodos, temas (topics) y servicios. En esta sección, ejecutarás un ejemplo completo con Turtlesim, controlarás la tortuga, monitorearás los temas y visualizarás el sistema con rqt.

Configura la redirección de pantalla

Linux

Permite que Docker acceda a tu servidor X:

$ xhost +local:docker

macOS

En macOS, utiliza XQuartz para proporcionar soporte X11. Instala XQuartz usando Homebrew:

  1. Instala XQuartz usando Homebrew:

    $ brew install --cask xquartz

  2. Abre XQuartz desde Aplicaciones, luego navega a Preferences > Security y habilita Allow connections from network clients. Reinicia tu computadora para asegurarte de que los cambios surtan efecto.

  3. Después de reiniciar, abre una terminal y permite las conexiones locales:

    $ defaults write org.xquartz.X11 nolisten_tcp -bool false
$ xhost +localhost
$ xhost + 127.0.0.1

Inicia el contenedor

Inicia el contenedor utilizando la misma configuración de Docker Compose de la sección del espacio de trabajo.

Para Linux:

$ cd ws_linux
$ docker compose up -d
$ docker compose exec ros2 /bin/bash

Para macOS:

$ cd ws_mac
$ docker compose up -d
$ docker compose exec ros2 /bin/bash

Instala y ejecuta Turtlesim

Dentro del contenedor, instala el paquete Turtlesim:

  1. Actualiza el gestor de paquetes:

    $ sudo apt update

  2. Instala el paquete Turtlesim:

    $ sudo apt install -y ros-humble-turtlesim

  3. Ejecuta el nodo de Turtlesim:

    $ ros2 run turtlesim turtlesim_node

Debería aparecer una ventana en tu escritorio que muestra una tortuga en una cuadrícula.

Controla la tortuga

  1. Abre una nueva terminal y conéctate al mismo contenedor, luego inicia el nodo teleop de teclado:

    $ ros2 run turtlesim turtle_teleop_key

    Este nodo te permite controlar la tortuga usando tu teclado. Utiliza las teclas de flecha para mover la tortuga hacia adelante, atrás, izquierda y derecha. Presiona Ctrl+C para detener el nodo teleop.

  2. Mueve la tortuga por la ventana. Deberías ver cómo dibuja una línea a su paso.

Monitorea los temas (topics)

  1. Abre otra terminal y conéctate al mismo contenedor, luego lista todos los temas activos:

    $ ros2 topic list

    Deberías ver una salida similar a la siguiente:

    /parameter_events
/rosout
/turtle1/cmd_vel
/turtle1/color_sensor
/turtle1/pose

  2. Obtén información sobre un tema específico:

    $ ros2 topic info /turtle1/pose

    Verás el tipo de tema y qué nodos publican y se suscriben a él.

Visualiza el sistema con rqt

  1. Abre otra terminal y conéctate al mismo contenedor, luego actualiza el gestor de paquetes:

    $ sudo apt update

  2. Instala rqt:

    $ sudo apt install -y 'ros-humble-rqt*'

  3. Inicia rqt:

    $ ros2 run rqt_gui rqt_gui

Debería aparecer una ventana de rqt. rqt proporciona varios complementos (plugins) útiles para visualizar y monitorear sistemas ROS 2.

Gráfico de nodos (Node Graph)

Puedes explorar el gráfico de nodos navegando a Plugins > Introspection > Node Graph. Se abrirá una nueva pestaña que muestra nodos y temas con sus conexiones ilustradas como líneas. Esta visualización demuestra cómo el nodo teleop envía comandos de velocidad al nodo Turtlesim, y cómo el nodo Turtlesim publica los datos de posición a través de los temas correspondientes.

Monitor de temas (Topic Monitor)

Puedes monitorear los temas activos navegando a Plugins > Topics > Topic Monitor. Se abrirá una nueva pestaña que muestra todos los temas activos y sus valores actuales. Selecciona el icono del ojo junto a /turtle1/pose para monitorearlo. A medida que mueves la tortuga, observa cómo se actualizan los valores de pose en tiempo real, mostrando el cambio de posición y orientación de la tortuga según tus comandos.

Llamador de servicios (Service Caller)

Puedes llamar a servicios desde rqt usando Plugins > Services > Service Caller. Selecciona un servicio como /turtle1/teleport_absolute, ingresa valores para los campos de la solicitud y selecciona Call para enviar la solicitud.

Gráficos (Plots)

Para graficar los datos de un tema a lo largo del tiempo, navega a Plugins > Visualization > Plot. Por ejemplo, en la ventana de Plot, escribe /turtle1/pose/x en el campo Topic y presiona Enter. Mueve la tortuga y observa cómo se muestra la posición en el eje X en una gráfica a lo largo del tiempo.

Llama a servicios de ROS 2

Turtlesim proporciona servicios para realizar acciones como reposicionar la tortuga y limpiar el trayecto.

  1. Lista los servicios disponibles:

    $ ros2 service list

    Deberías ver servicios como /turtle1/set_pen (para cambiar el color y grosor de la pluma), /turtle1/teleport_absolute (para mover la tortuga a una posición específica) y /turtle1/teleport_relative (para mover la tortuga con respecto a su posición actual).

  2. Teletransporta la tortuga a una nueva posición:

    $ ros2 service call /turtle1/teleport_absolute turtlesim/srv/TeleportAbsolute "
x: 1.0
y: 3.0
theta: 0.0
"

    La tortuga debería moverse instantáneamente a la posición especificada (1.0, 3.0).

Crea un publicador sencillo

  1. Crea un script de Python que publique comandos de velocidad para controlar la tortuga de forma programática. En una nueva terminal, crea un archivo llamado move_turtle.py:

    import rclpy
from geometry_msgs.msg import Twist
import time

def main():
    rclpy.init()
    node = rclpy.create_node('turtle_mover')
    publisher = node.create_publisher(Twist, 'turtle1/cmd_vel', 10)

    # Crear un mensaje de tipo twist
    msg = Twist()
    msg.linear.x = 2.0  # Moverse hacia adelante a 2 m/s
    msg.angular.z = 1.0  # Rotar a 1 rad/s

    # Publicar el mensaje
    for i in range(50):
        publisher.publish(msg)
        time.sleep(0.1)

    # Detener la tortuga
    msg.linear.x = 0.0
    msg.angular.z = 0.0
    publisher.publish(msg)

    node.destroy_node()
    rclpy.shutdown()

if __name__ == '__main__':
    main()

  2. Ejecuta el script:

    $ python3 move_turtle.py

    La tortuga debería moverse en forma circular durante 5 segundos y luego detenerse.

Resumen

En esta sección, configuraste la redirección de pantalla, utilizaste los nodos de Turtlesim, inspeccionaste nodos y temas, y visualizaste el sistema usando rqt. Por último, interactuaste con servicios de ROS 2 y creaste un publicador sencillo para mover la tortuga de forma programática.

Estos conceptos fundamentales se aplican directamente a las aplicaciones de robótica del mundo real con sensores y actuadores reales.

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