ROS2기반 turtlebot3 프로그래밍

이 프로젝트는 ROS2 기반으로 TurtleBot3의 움직임을 제어하기 위한 패키지 모음입니다. 기본적인 이동부터 로봇의 다양한 이동방법과 장애물 감지 및 회피 로직을 담고 있습니다. TurtleBot3내의 센서및 ROS2의 기능을 활용하여 GPS통신과 새로운 센서 추가 등의 기능을 실습하고 개발하였습니다.

🔧 기술 스택

• 운영체제: Ubuntu 20.04
• 로봇 플랫폼: TurtleBot3 (Burger)
• 프레임워크: ROS 2 (Humble)
• 언어: C++

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📁 프로젝트 디렉토리 구조

ROS2_turtlebot3/
├── .vscode/ # VSCode 설정
├── Cgps/ # GPS 센서 관련 코드
├── action_test/ # ROS2 Action 테스트용
├── build/ # colcon 빌드 결과
├── cgps_pkg/ # GPS 수신 기능 패키지
├── dot_pkg/ # 도트/경로 시각화 기능
├── install/ # 빌드 후 설치 경로
├── log/ # 실행 중 생성된 로그
├── robot_action/ # ROS2 action 기능 정의
├── robot_cleaner_pkg/ # 장애물 회피 로직
├── robot_drive_pkg/ # 기본 주행 제어
├── robot_go_pkg/ # 목적지 이동 처리
├── robot_grid_pkg/ # 그리드 기반 경로 탐색
├── robot_move_pkg/ # 키보드 입력으로 로봇 제어 (teleop)
├── robot_total_pkg/ # 기능 통합 버전
├── robot_totalgrid_pkg/ # 좌표 기반 장애물 탐색 통합
├── robot_totalgrid_pkg_v2/ # 개선된 토탈그리드
├── test_pkg/ # 액션 서버/클라이언트 테스트
└── README.md # 프로젝트 설명 파일

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📋주요 기능 및 패키지

1. robot_move_pkg

• 토픽 통신 방식을 통해 키보드 입력에 따라 움직임

2. rogot_cleaner_pkg

• 직진 움직임 중 토픽 통신 방식으로 정면의 장애물을 감지하고 회피하여 움직임

3. robot_drive_pkg

• 직진 움직임 중 토픽 통신 방식으로 정면과 좌우의 장애물을 감지하고 더 먼 쪽으로 회피하여 원래 경로로 복귀

4. robot_go_pkg

• 액션 통신 방식으로 장애물을 감지하고 입력된 거리만큼 움직이면서 장애물을 피함

5. robot_grid_pkg

• 그리드 범위 내에서 시작점과 도착점의 경로를 계산하여 A 알고리즘을 바탕으로 최적화 된 경로대로 움직임

6. robot_total_pkg

• IMU를 사용하여 방향 정확도 개선 및 계단 등의 장애물을 감지하고 회피함.

7. robot_totalgrid_pkg

• 사용자로부터 맵정보, 시작과 목표지점, 장애물 위치를 입력받음
• A*알고리즘을 사용해 최적 경로를 계싼하고 회전 지점을 추출함.
• 경로를 따라 주행하며 기존의 장애물을 피하거나, 새로운장애물을 인식하여 맵에 반영하고 경로를 재탐색하여 목적지에 도착

8. robot_totalgrid_pkg_v2

• robot_totalgrid_pkg에서 가독성과 유지보수성을 보완함

9. robot_action

• 액션 형식이 담겨 있는 패키지

10. cgps_pkg

• EZ-0048 GPS 센서 드라이버 연동히여 위도·경도 정보를 터미널에 출력

11. dot_pkg

• 일정 반경의 장애물을 도트 형식으로 시각화

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🚀 설치 및 실행 방법

패키지 생성

cd robot_ws/src
ros2 pkg create 패키지명 --build-type ament_cmake --dependencies 필요 패키지
//자주 쓰는 패키지
ros2 pkg create 패키지명 --build-type ament_cmake --dependencies rclcpp std_msgs

패키지 빌드 및 실행

colcon build --symlink-install --packages-select 패키지명
. install/local_setup.bash
ros2 run 패키지명 지정노드명

로봇 빌드

export TURTLEBOT3_MODEL=burger
ros2 launch turtlebot3_bringup robot.launch.py

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✅참고 문헌

TurtleBot3 공식 튜토리얼: http://emanual.robotis.com/docs/en/platform/turtlebot3/ ROS 2 튜토리얼: https://docs.ros.org/en/foxy/Tutorials.html

📄 논문

이 프로젝트 진행중 작성한 논문. <<휴머노이드 로봇 제어를 위한 ROS 노드 설계>> https://www.dbpia.co.kr/journal/articleDetail?nodeId=NODE11860907

🏆 공모전(캡스톤디자인)

지자체-대학 협력기반 지역혁신 사업 프로젝트랩 캡스톤디자인 - 의료기기를 위한 ROS2 포팅 프로젝트 랩

👩‍💻 작성자

안해은 외 4명

📜 라이선스

MIT License