Simulation of A Skid Steer Driving Mobile Robot in ROS / Gazebo Environment

Abstract

Robot simulators provide the ability to predict the performance of theoretical findings before applying them to real robots. In this study, 3D modeling and simulation is presented for a mobile robot with skid steer driving feature by using Gazebo simulator and Robot Operating System (ROS), which aims to analyze system performance in a mobile robot. In this context, a mobile robot with non-holonomic skid steer driving is designed, all physical and inertial properties are defined and simulated. Gazebo provides simulation of the robot world environment, physical model, sensors and control system via the Unified Robot Description Format (URDF) and parameterized robot component macro (XACRO) file. With this simulation, deficiencies that may occur before the real system application can be detected in the robot. In this way, it is possible to develop and test the necessary software. The presented approach contributes to the development of other mobile robotic systems, such as unmanned ground vehicles, thanks to the systematic structure modeled and simulated in a mobile driving robot with a Gazebo simulator and ROS program. It also enables various applications in this area. In this study, an evaluation is made by position control of a mobile robot with skid steer driving.

Keywords

• ROS
• Gazebo
• Wheeled robot
• Skid steer drive
• Simulation
• Velocity Control
• Closed loop control

ROS/Gazebo Ortamında Tank Sürüş Özellikli Mobil Bir Robotun Simülasyonu

Öz

Robot simülatörleri, teorik bulguların performansını gerçek robotlara uygulamadan önce tahmin etme olanağı sağlar. Bu çalışmada, mobil bir robotta sistem performans analizini amaçlayan Gazebo simülatörü ile Robot İşletim Sistemi (ROS) kullanılarak, tank sürüşü özellikli bir mobil robot için 3 boyutlu modelleme ve simülasyon sunulmaktadır. Bu kapsamda holonomik olmayan tank sürüş özellikli mobil bir robot tasarlanmış, tüm fiziksel ve atalet özellikleri tanımlanmış ve simüle edilmiştir. Gazebo, Birleşik Robot Açıklama Formatı (URDF) ve parametrelendirilmiş robot bileşen makro (XACRO) dosyası aracılığıyla robot dünya ortamının, fiziksel modelin, algılayıcıların ve kontrol sisteminin simülasyonunu sağlar. Gerçekleştirilen bu simülasyonla robotta gerçek sistem uygulamasından önce oluşabilecek eksiklikler tespit edilebilir. Bu sayede, gerekli yazılımların geliştirilmesi ve test edilmesi imkânı elde edilir. Sunulan yaklaşım, Gazebo simülatörü ve ROS programı ile tank sürüş mobil bir robotta modelleme ve simülasyonu gerçekleştirilen sistematik yapı sayesinde insansız kara araçları gibi diğer mobil robotik sistemlerinin de çalışmalarının geliştirilmesine katkı sunar. Ayrıca bu alanda çeşitli uygulamaların yapılabilmesine de olanak da sağlar. Bu çalışmada, tank sürüşü özellikli bir mobil robotun konum kontrolü yapılarak bir değerlendirme sunulmuştur.

Anahtar Kelimeler

• ROS
• Gazebo
• Tekerlekli robot
• Tank sürüş
• Simülasyon
• Konum Kontrolü
• Kapalı döngü kontrolü

Kaynakça

1. Rivera Z.B., Marco C.S., Domenico G., Unmanned Ground Vehicle Modelling in Gazebo/ROS-Based Environments, Machines, 7(2), 1–21, 2019.
2. Zahir Y., Bayındır L., Simulation of Lidar-Based Robot Detection Task Using ROS and Gazebo, European Journal of Science and Technology, (October), 513–29, 2019.
3. Correa D.S.O., Sciotti D.F., Prado M.G., Sales D.O.W., Denis F., Osório F.S., Mobile Robots Navigation in Indoor Environments Using Kinect Sensor, Proceedings - 2012 2nd Brazilian Conference on Critical Embedded Systems, CBSEC 2012, 36–41, 2012.
4. Koenig N., Andrew H., Design and Use Paradigms for Gazebo an Open-Source Multi-Robot Simulator, In 2004 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), (IEEE Cat. No. 04CH37566), IEEE, 2149–2154, 2004.
5. Alajlan M., Anis K., Studies in Computational Intelligence Writing Global Path Planners Plugins in ROS, A Tutorial, 2016.
6. Arkin R.C., Ronald C.A., Behavior-Based Robotics, MIT press, 1998.
7. Bekey G.A., Autonomous Robots: From Biological Inspiration to Implementation and Control, MIT press, 2005.
8. Furrer F., Michael B., Markus A., Roland S., Robot Operating System (ROS): The Complete Reference, Springer International Publishing, Volume-1, 595–625, 2016.

9. Joseph L., Physiological Research Mastering ROS for Robotics Programming, 2015.
10. Mahtani A., Joseph L., Fernández E., Martinez A., Sánchez L., ROS Programming: Build Powerful Robots: Design, Build, and Simulate Complex Robots Using the Robot Operating System, Packt Publishing, 2018.
11. Matarić M.J., Maja J., Ronald C.A., The Robotics Primer, Mit Press, 2007.
12. İnt. Ky. 1. ROS'a genel bakış, http://gazebosim.org/tutorials?tut=ros_overview (Erişim Tarihi: 11.05.2020).