RoboCup 2024

Projet Robotique Autonome et Téléopéré

Ce projet ROS est développé pour la compétition RoboCup 2024 aux Pays-Bas. Il intègre plusieurs modules pour la vision par ordinateur, la navigation autonome, la manipulation d'objets et l'interface homme-machine.

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📋 Table des matières

• Architecture Générale
• Prérequis
• Installation et Compilation
• Lancement du Projet
• Modules Disponibles
• Services ROS
• Topics ROS
• Interface Utilisateur
• Configuration
• Dépannage

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Architecture Générale

Le projet est organisé en plusieurs modules spécialisés :

RoboCup_ws/
├── src/
│   ├── Bras_Automatique/        # Contrôle automatisé du bras
│   ├── Bras_Manuel/             # Contrôle manuel du bras
│   ├── Camera_Economique/       # Module caméra bas coût
│   ├── Deplacement_Robot/       # Navigation et déplacement
│   ├── Detection_Mouvement/     # Détection de mouvement
│   ├── IHM_Robot/               # Interface Web de contrôle
│   ├── Lidar/                   # Système Lidar
│   ├── Pince_Bras/              # Contrôle de la pince
│   ├── QRCode/                  # Détection des codes QR
│   └── Accelerometre/           # Capteur accéléromètre (IMU)
├── launch/                       # Fichiers de lancement ROS
├── msg/                          # Définitions de messages ROS
├── srv/                          # Définitions de services ROS
├── matplotlib-cpp/               # Bibliothèque de visualisation
└── scripts/                      # Scripts utilitaires

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Prérequis

Système d'exploitation

• Ubuntu 18.04 ou 20.04 (recommandé pour ROS Noetic)
• Ubuntu 16.04 (compatible avec ROS Kinetic)

Dépendances Système

# Mise à jour des dépendances système
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y \
  build-essential \
  cmake \
  git \
  libopencv-dev \
  python3-dev \
  libpcl-dev \
  python3-pip

ROS et Outils

• ROS Noetic ou Kinetic (voir installation officielle : http://wiki.ros.org/ROS/Installation)
• catkin (gestionnaire de build pour ROS)
• cv_camera (capteur caméra OpenCV)
• rosserial (communication série)
• joy (support manette de jeu)

Dépendances C++

• OpenCV 3.0+
• PCL (Point Cloud Library)
• Python 3.x
• matplotlib-cpp (inclus)

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Installation et Compilation

1. Cloner le workspace

cd ~/
git clone https://github.com/serrhiniabdellah/RoboCup_ws ros_workspaces/RoboCup_ws
cd ros_workspaces/RoboCup_ws

2. Installer les dépendances ROS

# Installer les dépendances manquantes via rosdep
rosdep install --from-paths src --ignore-src -r -y

3. Sourcer l'environnement ROS

source /opt/ros/noetic/setup.bash  # Pour ROS Noetic
# OU
source /opt/ros/kinetic/setup.bash  # Pour ROS Kinetic

# Ajouter à votre ~/.bashrc pour source automatique
echo "source /opt/ros/noetic/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

4. Compiler avec catkin

cd ~/ros_workspaces/RoboCup_ws
catkin_make

# Ou pour un nettoyage complet avant recompilation :
catkin_make clean
catkin_make

5. Sourcer votre workspace après compilation

source ~/ros_workspaces/RoboCup_ws/devel/setup.bash

# Ajouter au ~/.bashrc pour source automatique
echo "source ~/ros_workspaces/RoboCup_ws/devel/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

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Lancement du Projet

Lancement Rapide - Configuration Complète

# Option 1 : Bras Automatique avec Caméra
roslaunch Robocup2024_PaysBas Bras.launch

# Option 2 : Caméra Haute Résolution
roslaunch Robocup2024_PaysBas Flux_8MP.launch

# Option 3 : Système Lidar
roslaunch Robocup2024_PaysBas Lidar.launch

# Option 4 : Initialisation Accéléromètre
roslaunch Robocup2024_PaysBas Init_Accelero.launch

# Option 5 : Mode Sauvetage (Rescue)
roslaunch Robocup2024_PaysBas Rescue.launch

Lancement Étape par Étape

# Terminal 1 : Démarrer roscore
roscore

# Terminal 2 : Lancer le nœud caméra
roslaunch Robocup2024_PaysBas Bras.launch

# Terminal 3 : Visualiser les images (optionnel)
rosrun rqt_image_view rqt_image_view

# Terminal 4 : Visualiser les données (optionnel)
rosrun rviz rviz

Lancement Automatisé Complet

# Lancer tous les modules avec configuration automatique
bash scripts/launch_all.sh

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Modules Disponibles

🦾 Bras Automatique

Fichiers : src/Bras_Automatique/

Permet la détection et manipulation automatique d'objets :

• Détection d'objets via HSV (teinte, saturation, valeur)
• Calcul de position en 3D
• Contrôle automatisé du bras
• Calibration HSV configurable

Utilisation :

roslaunch Robocup2024_PaysBas Bras.launch

🎮 Bras Manuel

Fichiers : src/Bras_Manuel/

Contrôle du bras via manette de jeu ou clavier :

• Interface ROS
• Configuration des plages moteurs
• URDF pour simulation

Lancement : Utiliser la manette via le module Deplacement_Robot

📷 Caméra Économique

Fichiers : src/Camera_Economique/

Système de vision bas coût :

• Capture vidéo en temps réel
• Support caméra USB standard
• Optimisé pour faible latence

Paramètres configurables :

• Résolution : 320×240 ou 1920×1440
• Périphérique : /dev/video0, /dev/video1, etc.
• Fréquence d'images

🚀 Déplacement Robot

Fichiers : src/Deplacement_Robot/

Gestion de la locomotion du robot :

• Classe sabertooth pour contrôle moteur
• Support manette de jeu
• Republication des commandes de joystick

Topics :

• /joy : Données brutes manette
• /cmd_vel : Commandes de vitesse

👁 Détection de Mouvement

Fichiers : src/Detection_Mouvement/

Analyse vidéo pour détection de mouvement :

• Scripts Python pour flux vidéo continu
• Configuration en temps réel
• Seuils ajustables

Scripts :

• Detection_Mouvement.py : Mode unique
• Detection_Mouvement_Continu.py : Flux continu

📊 Lidar

Fichiers : src/Lidar/

Système de cartographie 3D et navigation :

• Traitement des nuages de points
• Exploration autonome
• Accéléromètre intégré

🔤 QR Code

Fichiers : src/QRCode/

Détection et décodage de codes QR :

• Localisation précise
• Extraction de données

📈 Accéléromètre (IMU)

Fichiers : src/Accelerometre/

Capteur inertiel (MPU-9250) :

• Mesure accélération 3D
• Orientation gyroscope
• Calibration disponible

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Services ROS

Service : Traitement_HSV

Permet d'ajuster les paramètres HSV pour la détection d'objets

Fichier : srv/Traitement_HSV.srv

Paramètres :

int64 LowH        # Teinte minimale (0-180)
int64 HighH       # Teinte maximale (0-180)
int64 LowS        # Saturation minimale (0-255)
int64 HighS       # Saturation maximale (0-255)
int64 LowV        # Valeur minimale (0-255)
int64 HighV       # Valeur maximale (0-255)

Utilisation :

# Ajuster la détection HSV pendant l'exécution
rosservice call /Traitement_HSV 30 180 100 255 100 255

# Pour faciliter la calibration, utiliser :
opencv3_V2_node

Service : Pas

Contrôle du déplacement pas à pas

Fichier : srv/Pas.srv

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Topics ROS

Messages Publiés

pieces_info - Information sur les objets détectés

Header header       # Timestamp et frame_id
int32 rang         # Rang/ID de l'objet
float32 x1, y1     # Coin supérieur gauche
float32 x2, y2     # Coin inférieur droit
float32 center_x   # Centre X
float32 center_y   # Centre Y
float32 width      # Largeur
float32 height     # Hauteur

nb_pieces - Nombre d'objets détectés

int32 count        # Nombre total d'objets

donnees_comparaison - Données de comparaison

Utilisé pour l'analyse des performances des détections

Topics Standards ROS

• /camera/image_raw : Flux vidéo caméra
• /camera/camera_info : Calibration caméra
• /joy : Données brutes manette
• /cmd_vel : Commandes de vitesse
• /tf : Transformations géométriques
• /scan : Données Lidar

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Interface Utilisateur

Web IHM

Fichiers : src/IHM_Robot/

Interface HTML/CSS/JavaScript pour le contrôle du robot :

index.html                  # Page d'accueil principale
├── deplacement_robot.html  # Contrôle du déplacement
├── deplacement_robot.js    # Logique déplacement
├── vision_camera.html      # Flux caméra
├── vision_camera.js        # Logique caméra
├── vision_lidar.html       # Visualisation Lidar
├── vision_lidar.js         # Logique Lidar
├── deplacement_bras.html   # Contrôle du bras
├── deplacement_bras.js     # Logique du bras
└── style.css               # Styles

Accès à l'IHM

# Lancer un serveur web local
cd src/IHM_Robot/
python3 -m http.server 8000

# Accéder via navigateur
# http://localhost:8000
# ou http://<IP_ROBOT>:8000

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Configuration

Fichier de Configuration HSV

Fichier : HSV_Config.txt

Contient les paramètres HSV prédéfinis pour différents objets :

# Format : NomObjet LowH HighH LowS HighS LowV HighV
Red 0 10 100 255 100 255
Green 40 80 100 255 100 255
Blue 100 130 100 255 100 255

Configuration Caméra

Dans les fichiers .launch :

<param name="device_path" value="/dev/video0" />
<param name="image_width" value="320" />
<param name="image_height" value="240" />

Configuration Moteurs (Bras Manuel)

Fichier : src/Bras_Manuel/Ranges_moteurs

Plages de mouvement pour chaque articulation du bras

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Dépannage

Erreur de Compilation

# Nettoyer et recompiler
catkin_make clean
rm -rf build devel
catkin_make

# Ou utiliser ccache pour plus rapide
catkin_make -DCMAKE_CXX_COMPILER_LAUNCHER=ccache

Caméra non détectée

# Vérifier les périphériques vidéo disponibles
ls -la /dev/video*

# Tester la caméra
v4l2-ctl --list-devices

Problèmes de Communication Série

# Vérifier le port USB
ls -la /dev/ttyACM*
ls -la /dev/ttyUSB*

# Affecter les permissions
sudo usermod -a -G dialout $USER
# Redémarrer la session ou :
newgrp dialout

Problèmes ROS

# Vérifier la connectivité ROS
rosnode list
rostopic list

# Déboguer les nœuds
rostopic echo /topic_name
rosservice list

Manque de dépendances

# Installer les dépendances manquantes
rosdep install --from-paths src --ignore-src -r -y

# Installer des packages Python spécifiques
pip3 install numpy opencv-python

Performance faible

# Vérifier les ressources
htop
# Regarder utilisation CPU/RAM

# Réduire la résolution caméra
# Modifier dans les fichiers .launch

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Documentation Additionnelle

• ROS Documentation : http://wiki.ros.org/
• OpenCV Documentation : https://docs.opencv.org/
• PCL Documentation : https://pointclouds.org/documentation/
• RoboCup Official : https://www.robocup.org/

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Notes Importantes

• ⚠️ Assurez-vous que roscore est lancé avant les autres nœuds
• ⚠️ Vérifiez les permissions USB pour les périphériques série
• ℹ️ Les paramètres HSV doivent être calibrés selon l'éclairage ambiant
• ℹ️ Utilisez rqt pour monitorer les topics et debugger en temps réel

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Licence

À définir

Mainteneurs

• Dominik (dominik@todo.todo)

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Dernière mise à jour : Mars 2026