Conférence ROSConFr 2023

EtherCAT, an industrial real-time fieldbus, provides applications with the capacity of reliable, real-time communication between systems and is therefore a common industrial standard. In order to simplify the development/deployment of new application using EtherCAT modules, the ethercat_driver_ros2 allows to combine them with ros2_control. This driver proposes a generic way to parameterize and assemble Hardware Interfaces based on EtherCAT modules that can be defined using parameter files. In its recent version, the proposed driver comes with a generic plugin to interface with electrical motor drives compliant with the CiA402 (“CANopen device profile for drives and motion control”) norm. In this presentation/short tutorial, it will be shown how to simply setup an EtherCAT compatible CiA402 motor drive to work with ROS2.

In recent years, additive manufacturing, also widely called 3D printing, has become a standard manufacturing process. Many materials are now available for additive manufacturing, but the printing of soft materials such as silicones has become a hot R&D topic recently as it allows to manufacture specific shapes without the need of expensive molds. Also, soft materials, and silicons in particular, offer new possibilities such as a great flexibility over temperature ranges, bio-compatibility, interesting mechanical properties, air-tightness and much more. Printing of such materials comes however with new technical challenges. The aim of this presentation is to show some of the work-in-progress that is done at ICube Laboratory in the ANR RAMSAI project for soft material additive manufacturing by using robotics tools and how ROS2 tools could improved the overall process. Both, a classical 3D printer control strategy using ROS2, as well as 6DoF setup using an industrial cobot for printing around rigid parts to create an air-tight chamber for a soft pneumatic actuator will be presented. It will also be shown how to perform layer quality checking using an integrated scanning process. Finally, we will highlight the tools that we develop in Open-Source to assemble our printing process with ros2_control: ethercat_driver_ros2, iiwa_ros2 and others.

The use of serial robots for industrial and research purposes is often limited by a flawed positioning accuracy, caused by the differences between the robot nominal model, and the real one. Such an issue is typically solved by means of kinematic calibration, which still remain tedious and intricate tasks. With robot_arm_calibration (https://gitlab.ensta.fr/pascal.2020/robot_arm_calibration), we propose a ROS-based modular and user-friendly kinematic calibration package for serial robots, whose main objective is to offer a smooth and fully integrated framework. The overall calibration procedure relies on established geometric modeling, measurements design and parameters identification methods, as well as multiple integration tools, hence offering a high adaptability as well as a simplified handling. In this talk, we will first introduce the general outlines of the proposed calibration procedure, and then consider more closely the practical implementation details, with a particular focus on the central - and crucial - role held by ROS. To conclude, we will illustrate how our solution was successfully tested using a motion tracking device, and allowed to increase the overall positioning accuracy of two different serial robots by 80% in a matter of hours.

Pour de nombreuses applications robotique complexes, les tâches demandées nécessite la réalisation de trajectoires paramétriques. Pour des environnements contraints où les risques de collisions peuvent être importants, l’utilisation d’un jumeau numérique devient adéquate pour détecter les situations problématiques et assurer l’intégrité de la machine. Nous présentons ici les études que nous avons menées sur la chaine numérique permettant de créer le jumeau et les performances du code de calcul que nous avons développé pour des applications industrielles. Nous présenterons également son intégration dans ROS2 et le système développé pour la mise en sécurité de la machine.

Dans le cadre de l’augmentation des cadences de production des éoliennes, nous avons réalisé une étude de faisabilité de l’automatisation de la dépose de tissus de fibre de verre dans les moules de pales. Du fait du process de dépose de tissus et de la taille des moules (plus de 100 m de long pour les plus grands), nous avons été amené à développer une commande “corps complet”, pour un système composé d’une base mobile surmontée d’un bras robot, afin de compenser les imprécisions de la base mobile avec le bras-robot. L’objet de la présentation sera de montrer l’utilisation de ROS dans le cadre des développements d’un prototype à échelle réduite, de sa commande et de sa localisation.

RODAN (RObot de Décontamination par Aspiration des infrastructures Nucléaires) a été imaginé pour améliorer la sécurité, la durée et la complexité des opérations de décontamination de salles de grande hauteur (jusqu’à 11 mètres de haut). Solution robotique semi-autonome conçue par un consortium composé d’experts de la robotique, de l’aspiration et du contrôle en milieu nucléaire, RODAN est l’association de deux robots aux caractéristiques exceptionnelles :

• un robot parallèle à câbles (RPC) capable de couvrir un espace de travail très important,
• un bras robotique élancé Nimbl’Bot capable d’une agilité suffisante pour gérer des géométries particulières.

Le but de la présentation est de donner une description générale de la solution imaginée, des équipements embarqués, et des capacités offertes par la mise en commun du RPC et du bras agile. Nous présenterons une vue d’ensemble de l’architecture logicielle reposant sur ROS, et nous décrirons certaines étapes de la mise en oeuvre de RODAN en présentant certaines fonctionnalités et certains paquets ROS potentiellement peu connus (IHM, interaction avec rviz, mouvements de caméra automatiques, intégration de Rhino et Grasshopper).

Le but de cette présentation est de montrer comment il est possible d’utiliser ros2_control pour mutualiser une carte de puissance ouverte sur plusieurs robots à pattes. La carte ODRI a été developpé par Thomas Flayols du groupe Gepetto en partenariat avec le Max Planck Institute. L’ensemble des plans de la carte ainsi que ses programmes sont open-sources. Elle a été utilisée notamment pour contrôler plusieurs robot à pattes : le robot quadrupède SOLO (8 DoFs et 12 DoFs), le robot bipède Bolt. Ces robots sont également open-sources et des sociétés comme PAL-Robotics vendent des kits assemblés ou non. Cette carte donne la possibilité de pouvoir faire du contrôle en impédance à 10 kHz et de changer les gains à 1 kHz. Dans cette présentation les détails de son utilisation à travers ros2_control illustreront les possibilités de ce projet ROS assez peu connues des concepteurs de robot. On montrera notamment comment il est possible d’avoir rapidement une visualisation du robot, et comment réutiliser des contrôleurs qui sont déjà fournis par le robot. Enfin une brève description des futurs développements concernant les contrôleurs sera donnée.

Présentation du montage d’un cours d’introduction à ROS en pédagogie active.

Mature et stable, ROS 2 ouvre la voie à l’usage de l’open-source dans les process industriels, à l’image des fabricants automobiles qui considèrent Nav2 pour le contrôle de robots mobiles dans leurs usines. Les contraintes de sureté de fonctionnement doivent être prises en compte dès la conception du robot, l’application de la norme ISO 3691-4 est incontournable pour un déploiement. La présentation expose les façons d’adapter les paramètres et le comportement de Nav2 pour anticiper le déclenchement des fonctions de sécurité, et assurer un fonctionnement fluide et prédictible des déplacements.

SOMOROB (SOft MObile ROBot) est un projet ayant pour objectif de travailler sur des problématiques scientifiques liées à la conception, la modélisation et la commande de systèmes robotiques tolérants aux défaillances et compliants avec leur environnement. Nous avons développé une approche basée sur le jumeau numérique pour coupler un robot déformable, l’Echelon 3 développé par l’équipe Defrost d’Inria, avec un robot mobile, le Summit XL de la société Robotnik. Nous avons utilisé SOFA pour simuler le robot complet et ROS, notamment sa librairie tf2, pour déterminer le modèle inverse du robot final issu du couplage. Cela nous permet de calculer la vitesse à appliquer aux quatre roues pour positionner le robot de manière optimale afin que la trompe d’Echelon 3 puisse atteindre la cible.

In this keynote, Steve Macenski, the project lead of ROS 2 Navigation (Nav2), will speak about the philosophy and design principles behind the famous mobile robotics project. He will discuss the design principles of ROS 2 and use them with the requirements unique to mobile robotics to explore the Nav2 framework and system implementations. This will be a principles-first look at Nav2.

ROS 2 Iron Irwini is scheduled for release on May 23, 2023. In terms of features and improvements, ROS 2 Iron is one of our biggest releases yet! In this talk, we’ll walk you through some of the new features in ROS 2 Iron and discuss what’s planned for the J Turtle release. We’ll also discuss the ROS project roadmap, the current state of the ROS 1 to ROS 2 transition, and how our user community can help support core ROS development.

Rotating LiDAR sensors are used to solve an increasing number of computer vision challenges. They are robust to light conditions, they have a 360° field of view, a high range (hundreds of meters) and they have a depth accuracy that has not been reached by 3D cameras for now. Moreover, their decreasing prices make them accessible in a wide variety of contexts. SLAM algorithms (Simultaneous Localization And Mapping) allow to map a scene in 3D while locating a device. It is a powerful tool to integrate at the beginning of a pipeline to perform further tasks such as detection, segmentation, trajectory planning and others, because it allows to aggregate points acquired from different points of view. Kitware presents its open source LiDAR SLAM (https://gitlab.kitware.com/keu-computervision/slam) package which can be plugged after any rotating Lidar driver and gather powerful tools of the state of the art to make a competitive navigation system, regardless of the context, through its modular parameterization. Sensor fusion has notably been implemented (IMU, GNSS, Camera, wheel odometer, other Lidar, etc.) to leverage any external information that can increase the Lidar SLAM accuracy and robustness. In this talk, the core algorithm and its ROS wrapping will be presented, then, the most interesting related tools will be explained (pose graph optimization, confidence estimators, moving objects rejection, etc.). Finally, the speaker will talk about new improvements to come or ideas to be developed so that, together, we can keep on enriching the robotic open source world!

Dans le cadre du démantèlement de la centrale nucléaire de Brénnilis (prototype dont le démantèlement est unique), nous avons réalisé une étude de faisabilité de l’extraction robotisée de tubes de force (contenant désaffecté des combustibles nucléaires). Les contraintes d’encombrements ainsi que les contraintes de sécurités des processus nous ont poussés à réaliser nos propres outils de planification de trajectoires. L’objet de la présentation sera premièrement, de montrer l’utilisation de ROS dans le cadre des développements d’un prototype à l’échelle 1/2 de la centrale, et deuxièmement de présenter notre outil de planifications de trajectoire PathExplorer ainsi que son utilisation dans le cadre de ce projet.

The well-known navigation stack Nav2 has recently added a new feature to make robot navigation safer. The collision monitor is a node that uses low-level sensors and simple in-polygon techniques to perform fast velocity checks to avoid a collision. I will present the global architecture of the collision monitor node and the features it exposes.

De nombreux robots mobiles présentent une symétrie avant/arrière tant par leur forme que par le placement de leurs capteurs. Pour des robots ayant une empreinte au sol non circulaire, mais cependant symétrique (rectangulaire par exemple), cela permet théoriquement de se déplacer sans direction d’avancement privilégiée. Et ainsi, comme le robot n’a pas à faire de demi tour pour changer de direction, de pouvoir naviguer dans des environnements plus étroits que le diamètre du cercle qui inscrit l’empreinte au sol du robot, sans se retrouver bloqué dans un cul de sac. Dans cette présentation, nous discuterons de 2 stratégies qui permettent d’obtenir une navigation bi-directionnelle avec nav2, et de leur avantages et inconvénients, ainsi que des challenges, de la complexité et des bugs rencontrés pour parvenir à un système fonctionnel.

This talk will cover the possible mix of ROS 1 and 2 on platforms where ROS 1 is not maintained anymore. Namely, if your robot is stuck with a ROS 1 robot, how to still be able to communicate with it while working on ROS 2. We will see how to build a custom ROS 1/2 bridge for the Baxter robot. The bridge uses both ROS 1 and ROS 2 code, and both standard and custom messages. We will also details potential limitations and difficulties in using or compiling ROS 1 packages on non-maintained distributions.

In this talk, we will provide a brief introduction to the polarization state of light, explain how it is measured by the camera, and then, we will present the package, including its architecture and how data is sent from the camera to the GUI software. Finally, we will close the presentation with a short demo of the system.

In this work, we present a tool, SkiNet, which performs both offline and runtime verification and model-checking on a complex robotic system. The offline verification allows to validate the skill model before implementation on the robot using a Petri net translation of the model. The online verification tool is here to guide a human operator or an autonomous decision layer. Experimental results showed that without the tool, a human operator performing a repetitive task would sometimes violate safety specifications, unintentionally or not, after a few task completions. The tool allowed to find and predict faulty states. A second run was made with the user being assisted by the tool, which helped to better follow the mission protocol and avoid safety risks. The runtime verification tool monitors the ROS2 skillset managers of each component of the system, while performing model-checking on their respective Petri nets. The offline tool is available and runs using Python, as well as an simulated manual version of the live tool, under the gitlab repository: https://gitlab.com/onera-robot-skills/skinet-release.. Links to the relevant skillset programming tool are available to create your own system model and generate a controller code under ROS2 to implement on your system, and the runtime verification tool installation steps are available on the gitlab repository to try the tool live.

Développer pour plusieurs distributions ROS à la fois peut être un défi dans la mesure où chacune est liée à une distribution Ubuntu. Ce défi est accru pour les nouveaux-venus qui ne sont peut-être pas même familiers de Linux. De la même manière, développer pour ROS sous Windows ou macOS est tout sauf une expérience plaisante. Dans cette présentation, nous allons voir plusieurs façons pour qu’un développeur crée un environnement ROS quel que soit son OS de prédilection.

Je souhaiterais partager mon experience dans la compétition, donner le contexte des épreuves et aborder notre utilisation de ROS 1 et 2 dans ce cadre.

Exail utilise ROS 1 sur son USV le DriX et le protocole rosbridge pour la communication avec l’interface web de pilotage. Des problèmes de performances de l’implémentation Python du rosbridge_server nous ont incité à réécrire une version plus performante en C++. Après deux années d’utilisation intensive de cette nouvelle version sur le DriX lors de missions en mer, le code est mis en open-source. La présentation débutera sur une présentation du protocole rosbridge et les limites rencontrées avec la version Python, les détails de la nouvelle implémentation seront ensuite présentés. Notamment le cas problématique des appels de service synchrones en ROS 1.

ROS 2 a introduit les concepts de “lifecycle nodes”, ainsi que leur composition. Utilisés ensemble, ils permettent de gérer l’état des “nodes” individuels avec un haut degré de contrôle. Au-delà “launchfiles” définissant une configuration initiale, les “nodes” peuvent être reconfigurés dynamiquement au moment de l’exécution. Nous avons élaboré un framework permettant d’étendre la composition modulaire de deux manières essentielles. Tout d’abord, nous avons défini un processus événementiel pour assurer la transition automatique de l’état d’un “component” en fonction de certains déclencheurs. Ensuite, nous avons mis à disposition un kit de développement pour simplifier la création de “components”. Cela nous permet de définir des applications modulaires, dynamiques et réactives.

As an embedded system, a robot will need to store various data for its configuration, monitoring, user data (forbidden areas, …). Storing structured data in a convenient way can be a hustle in many cases, for example schema migrations, relationship management, integrity checks… Luckily, these problems have been addressed and solved in web development world via well known framework such as Django. This talk is about a ROS2 node that will bring the power of django into your ROS2 projects, allowing your node to easily store and read structured data.