Robot pro sledování čáry řešený pomocí robotického operačního systému ROS

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá návrhem a implementací robotu pro sledování čáry s využitím robotického operačního systému ROS2. V rámci práce je vytvořena simulace s modelem robotu s diferenciálním pohonem v prostředí Gazebo Sim, kde robot sleduje čáru a reaguje na překážky pomocí virtuálních senzorů. Celý řídící algoritmus je implementován jako ROS2 node v jazyce Python. Následně je tento algoritmus přenesen na Raspberry Pi 5 a Raspberry Pi Pico, prostřednictvím kterých je robot v simulaci řízen. Zatímco na Raspberry Pi 5 je implementován plnohodnotný ROS2 node, na Raspberry Pi Pico je algoritmus zjednodušen a napsán v jazyce C s využitím micro-ROS frameworku. Součástí řešení je také tvorba Docker kontejneru, které usnadňuje nasazení a sdílení celého projektu. Výsledný systém je navržen jako otevřený a rozšiřitelný nástroj vhodný pro výuku a testování robotických aplikací. Práce také detailně popisuje konfiguraci prostředí ROS2, Gazebo Sim a exportu modelu ve formátu URDF ze softwaru SolidWorks.

This diploma thesis focuses on the design and implementation of a line-following robot using the Robot Operating System ROS2. As a part of the project, a simulation with a differential drive robot model was created in Gazebo Sim environment, where the robot follows a line and reacts to obstacles using virtual sensors. The control algorithm was implemented as a ROS2 node in Python. Then, this algorithm was transferred to Raspberry Pi 5 and Raspberry Pi Pico, which were used to controll the robot in simulation. While a full ROS2 node was implemented on the Raspberry Pi 5, the algorithm was simplified and written in C on the Raspberry Pi Pico using the micro-ROS framework. The solution also includes the creation of a Docker container, which makes the deployment and sharing of the entire project much easier. The final system is designed as an open and extensible tool suitable for education and testing robotic applications. The work also describes in detail the configuration of the ROS2 environment, Gazebo Sim and the process of exporting a model in URDF format from SolidWorks.