Master's Thesis

ROS framework utilization for autonomous mobile robot control system

Final Thesis 9.18 MB Appendix 9.42 MB

Author of thesis: Ing. Patrik Vávra

Acad. year: 2018/2019

Supervisor: Ing. Martin Appel, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Jiří Krejsa, Ph.D.

Abstract:

This thesis deals with the development of localization and navigation system of a mobile robot for an indoor environment based on ROS framework. The project, ROS framework, and Gazebo simulation environment are briefly described in the theoretical survey section alongside sensors that the robot is equipped with. This is followed by the creation of a model of the robot and a simulation environment in which localization, navigation, and other routines are tested. In the experimental section, the sensors are tested, and the usage of their output is described. Subsequently, algorithms from the simulation are modified and tested on the real robot. In the end section are created educational mini-games described. The main outcome of this thesis is a functional state machine that allows to manually control the robot, give the goal position for navigation and if needed, takes care of autonomous charging of robot.

Keywords:

ROS, Gazebo, localization, navigation, SMACH, autonomous mobile robot, ArUco, SLAM, simulation testing, mobile robotics

Date of defence

17.06.2019

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student v prezentaci DP představil řešené téma využití nástroje ROS pro řízení autonomního mobilního robotu. Po ukončení prezentace a přečtení posudků oponenta a vedoucího práce odpovídal student na otázky položené oponentem v posudku. Oponent vyzdvihl obrovské množství práce, kterou student při zpracování tématu DP odvedl. Dále student odpovídal na dotazy zkušební komise, směřující např. na prostředí ROS, na využití Lidaru pro tvorbu mapy a chyby v mapách lidarem způsobené. Dále se komise ptala na parametry použitého robotu. Presentaci DP, stejně jako samotnou práci hodnotila komise jako vynikající.

Language of thesis

English

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Solid Mechanics, Mechatronics and Biomechanics

Study programme

Applied Sciences in Engineering (M2A-P)

Field of study

Mechatronics (M-MET)

Composition of Committee

RNDr. Vladimír Opluštil (předseda)
doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D. (místopředseda)
prof. RNDr. Ing. Tomáš Březina, CSc. (člen)
Ing. Dalibor Červinka, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jiří Krejsa, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Peter Kriššák, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Čestmír Ondrůšek, CSc. (člen)
Ing. Bohumil Král, CSc. (člen)
Ing. Josef Ferda (člen)
mjr. Ing. Václav Křivánek, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Martin Appel, Ph.D.

Pán Vávra se v práci zabývá vytvořením lokalizačního systému mobilního robota pomocí nástroje ROS. Dále také vytvořením modelu robota a simulačního prostředí. Motivací je vytvoření programu pro mobilního robota tak, aby umožňoval jak ruční ovládání, tak autonomní zajetí do nabíjecí stanice. 
Práce je výborná jak po obsahové, tak po grafické stránce. Všechny grafy a tabulky jsou v práci jednotné a přehledné. Vytvořené programy jsou logicky členěné a vhodně doplněné komentářem. Student pracoval samostatně a pravidelně konzultoval svůj postup. Všechny cíle práce byly splněny.
Student prokázal svoje nesmírné odhodlání a kvality, když řešil netriviální problémy na své práci. Práce je vhodná pro seznámení s nástrojem ROS a nástroji, které s ním souvisí.
Hodnotím práci jako výbornou a doporučuji práci k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
doc. Ing. Jiří Krejsa, Ph.D.

Pan Patrik Vávra se ve své práci zabývá vytvořením kontrolního systému pro autonomní mobilní robot, který bude využit v rámci výstavy robotiky v Technickém muzeu v Brně.
Diplomová práce je psána v anglickém jazyce, rozsahem je obsáhlejší (má 82 stran), elektronická část příloh obsahuje zdrojový kód skriptů, konfigurační a kalibrační soubory a také všechny launch soubory. Na práci tak bude možné bez problémů dále navázat.
Práce je rozdělena do několika logických bloků, jádro tvoří tři z nich. V prvním se autor zabývá simulačním řešením, následně se věnuje integraci s frameworkem ROS a ověření základních navigačních rutin dostupných v ROS, především lokalizaci a mapování. Součástí práce je také vytvoření dvou miniher pro návštěvníky výstavy.
Objem vykonané práce podle mého názoru výrazně překračuje běžnou diplomovou práci. Postup práce je logický a jasný a v nejlepším smyslu slova inženýrský.
Autor píše příjemnou angličtinou, text je čtivý a výstižný, navzdory velkému rozsahu práce kompaktní, kvalita obrázků je výborná.
Cíle zadání pan Vávra beze zbytku splnil a jeho práci hodnotím jako výbornou, tedy A.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Co Vás vedlo k použití právě ArUco markerů? Testoval jste (byť zběžně) i jiné AR markery?
  2. Ground truth je získána pomocí zpracování obrazu kamerou. Jaká je chyba takto určené polohy?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová