Interface de communication entre robots

Cahier des charges

Présentation générale du projet

La Robocup Logistic League est une compétition internationale de robotique où s'opposent deux équipes, dans une simulation d'usine de production.
Celles-ci ont pour but de développer des algorithmes pour des Robotinos (Robots Festo d'une dizaine de kilo équipé de multiples capteurs) afin qu'ils déplacent
les pièces de manière autonome au sein de l'usine. L'usine et les machines sont partagées par les deux équipes qui ne peuvent pas communiqué entre elles.

Il y a 3 robots par équipes, et un "serveur" principal qui donne les ordres de production. Le but des équipes est de produire au maximum,
tout en respectant les ordres imposés. Usuellement l'équipe utilise le protocole de communication sans fil ssh avec les robotinos, il s'agit,
cette année, d'utiliser une interface "maison" pour regrouper et simplifier les communications.

Contexte

Actuellement, sous ROS, pour démarrer un robot ceux sont une grosse quinzaine de programmes avec leurs paramètres qui sont lancés un à un.
De plus il est impossible de suivre chaque programme durant un match. Cependant il est crucial de pouvoir suivre le comportement des robots,
durant l'épreuve, afin de pouvoir dénicher les problèmes liés au terrain.
De plus en cas de défaillance il est nécessaire de pouvoir intervenir rapidement et lancer les programmes adéquats.

Objectifs

Dans ce cadre l'interface doit présenter de manière claire et concise les processus sur chaque robot, avec éventuellement un traitement (affichage graphique ou autre).
Elle doit aussi simplifier l'accès aux commandes du robots: programmes, actions, services et paramétrages disponibles avec une précision sur les éléments attendu.

Récupération des éléments du type "rostopic list", "rostopic info" ou "rosmsg show".
Présentation sous forme de fenêtre, simple à comprendre et intuitive.
Cryptage de la communication entre les robots et l'interface.
Flexibilité et ajout de module possible (commande au clavier ou lien avec d'autre outils disponibles).

Choix techniques

Étant donné que le projet tourne sous ROS, j'ai choisi d'utiliser un module réseau déja existant pour ROS: ros_bridge_suite.
Ce package crée un serveur websocket sur le système où il est lancer et convertit les informations ROS en json.

Son homologue pour le traitement web est roslibjs, une bibliothèque javascript qui permet de créé des objets lisibles pour ROS.

Étapes du projet

Calendrier prévisionnel

Tableau prévisionnel

	1ère semaine	2ème semaine	3ème semaine	4ème semaine	5ème semaine	6ème semaine	7ème semaine	8ème semaine	9ème semaine	10ème semaine	11ème semaine	12ème semaine	13ème semaine	14ème semaine	15ème semaine
Proof Of Concept (Basic ROS)
Connexion sécurisée à un robot
Intégration traitement (Robotino)

Avancement du projet : Page github

Proof Of Concept (Basic ROS)

Le fonctionnement de ROS est basé sur 5 principaux piliers: les nœuds, les topics, les services, les paramètres et les actions.

Il s'agit ici d'utiliser la libraire roslibjs connectée en local avec un web-socket sur ROS pour développer les fondations de l'interface vis à vis des 5 piliers cité précédemment.

L'organisation Robotwebtools fournis au travers de son Github un package open source destiné à ROS: la rosbridge suite, qui permet de créer un web-socket sur un système où tourne ROS qui permet la conversion et le transfert des informations ROS <=> JSON.

Du coté client, ils fournissent la librairie Javascript roslibjs qui permet d'interpréter les informations et formater les données à destination de ROS.

Interface minimale

Une première interface minimale hmtl/js permet de présenter un cadre similaire à un chat avec connexion par ip, choix d'action, fenêtre de retour, et formulaire adapté (interactif).

Une liste déroulante permet de sélectionner le type d'élément concerner par la requête: service, topic, paramètre. En fonction du choix, les éléments disponibles sur le serveur sont récupérer est stockés pour générer une complétion automatique. Le programme est capable à partir de l'objet attendu dans la demande de générer le formulaire qui va avec (formulaire interactif) si il s'agit d'un envoi d'ordre ou de développer l'objet retour quand il s'agit de récupérer des informations.

Interface avancé

Intégration de page de style css pour créer des onglets. Ci-dessous mise en page stylisée avec l'autocomplétion.

Et ci-dessous le formulaire interactif généré par le choix de l'action. Pour arriver à cela des fonctions analysent les objets en provenance de Ros via Roslibjs et parcourt l'arbre de l'objet en question. Pour chaque feuille rencontrée, il génère un input sauf en cas d'exception: pas d'arguments. L'input récupère le type demandé et une autre fonction rempli un objet à partir du formulaire pour transmettre l'information.

Contrôle d'une simulation de robot : turtlesim

Pour les tutoriels Ros, un programme simple avec une tortue permet de s'initier aux bases de Ros. Dans le cadres du projet on l'utilise pour vérifier le fonctionnement du système.

Connexion websocket

Connexion websocket simple

La réalisation d'une connexion websocket se réalise assez facilement dans un réseau local, en n'oubliant pas de passez les adresse ip en exception (vis à vis du proxy) pour le navigateur. On utilise directement le nœud rosbridge_server avec un "launch file" pour le websocket.

Connexion websocket sécurisée (SSL)

On crée des certificats via la commande openssl (cf sources: connexion sécurisée). Ceux-ci sont utilisés par rosbridge_server (argument ssl:=true) et modification des fichiers de certification par défaut dans le launch file.

On n'oublie pas d'importer les certificats dans le navigateur web et de l'accepter en allant sur la page "Entrez le texte non formaté ici".

Sources

Architecture Ros

http://wiki.ros.org

http://wiki.ros.org/rosbridge_suite https://github.com/RobotWebTools/rosbridge_suite

http://wiki.ros.org/roslibjs https://github.com/RobotWebTools/roslibjs

Connexion sécurisée

http://www.linux-france.org/prj/edu/archinet/systeme/ch24s03.html