Integração do simulador HMR Sim com o Middleware ROS 2

Abstract

A robótica está evoluindo muito e robôs estão sendo cada vez mais utilizados para diferentes tarefas. Isso aumenta a necessidade por sistemas robóticos que controlam os robôs em um ambiente. O desenvolvimento deste tipo de sistema pode passar por uma fase de simulação que muitas vezes se prova essencial para descobrir e resolver problemas antes que o sistema seja testado com robôs reais. Simuladores para sistemas robóticos, como Gazebo e Webots, podem muitas vezes gerar um alto gasto de recursos computacionais devido principalmente ao alto nível de detalhamento físico dos robôs simulados. O HMR Sim é um simulador para sistemas robóticos que possui um baixo nível de detalhamento físico, com isso, ele permite uma simulação com uma maior quantidade de robôs a um menor custo computacional. Ele é uma proposta complementar a simuladores de alto detalhamento físico, permitindo validar comportamentos de alto-nível de forma mais eficiente. No entanto o HMR Sim possui limitações no que tange à forma como os robôs são con trolados. O controle dos agentes robóticos é feito através de uma sequência de comandos que fica dentro de um módulo do próprio simulador. Dessa forma, o controle dos robôs simulados fica muito dependente do HMR Sim, quando na verdade, é melhor que esta responsabilidade esteja unicamente com um software separado dele. Esta limitação faz com que fique muito oneroso fazer com que um software de controle de robôs que utiliza o simulador passe a controlar robôs reais. Este trabalho tem como objetivo mitigar esta limitação através do desenvolvendo de uma camada de comunicação no HMR Sim que permitirá que outros softwares controlem os robôs sendo simulados. Esta camada de comunicação é feita integrando-se o HMR Sim ao ROS, que é um conjunto de bibliotecas e ferramentas que funciona como um protocolo de comunicação entre softwares. Uma vantagem do ROS é que ele já é muito conhecido na literatura e possui uma comunidade de milhões de desenvolvedores e usuários, aumentando as chances de um software controlador já está familiarizado com a ferramenta. Adicionalmente, foi implementado um software para controlar os robôs simulados em Python utilizando Behaviour Trees, que é uma forma de controlar os comportamentos de uma entidade utilizando conceitos de árvores. Como resultado, a nova camada de comunicação implementada agora permite que um software separado do simulador possa controlar a navegação e garras dos robôs simulados utilizando as mesmas interfaces ROS que eles utilizariam com robôs reais.