Desenvolvimento de um Robô Aspirador Autônomo em Simulação Real-Time

Este repositório contém o código-fonte para o projeto da disciplina de Sistemas de Tempo Real (2025/01) da Universidade de Brasília.

Autores: Gabriel Rabelo, Aysamake Ribeiro e Pedro Brum.

1. Descrição do Projeto

Este projeto consiste na simulação e controle de um robô aspirador autônomo. O objetivo é desenvolver um sistema reativo com comportamento determinístico, aplicando conceitos de sistemas de tempo real. A arquitetura é modular, implementada em

C++ com o middleware ROS 2, e o robô opera em um ambiente de simulação Gazebo.

As tarefas críticas de controle são gerenciadas com PThreads (POSIX Threads) e a integridade de dados concorrentes é garantida pelo uso de mutexes, assegurando que os requisitos temporais do sistema sejam atendidos.

Principais Funcionalidades

• Navegação Autônoma: O robô é projetado para navegar em ambientes desconhecidos.
• Detecção e Desvio de Obstáculos: Utiliza dados de um sensor LIDAR simulado para identificar e desviar de obstáculos em tempo real.
• Controle de Tempo Real: Emprega uma arquitetura multithread com PThreads para gerenciar tarefas com diferentes prioridades e períodos.
• Mapeamento (SLAM): A arquitetura prevê a integração com um nó de SLAM para construção de mapa em tempo real.
• Gerenciamento de Bateria: Uma thread dedicada monitora o nível de bateria simulado para acionar um comportamento de retorno à base.

2. Configuração do Ambiente

Pré-requisitos

• Ubuntu 22.04 LTS

• ROS 2 Humble Hawksbill instalado

• Gazebo e pacotes de integração com ROS 2:

  sudo apt update
  sudo apt install ros-humble-gazebo-ros-pkgs ros-humble-gazebo-plugins ignition-fortress
  

Instalação

1. Clone este repositório para o diretório src do seu workspace ROS 2:

   cd ~/ros2_ws/src
   git clone https://github.com/GRabelo23/TrabalhoSTR.git
   

2. Navegue para a raiz do workspace e compile o projeto:

   cd ~/ros2_ws
   colcon build
   

Como Executar a Simulação

Para executar o projeto, você precisará de dois terminais.

1. Terminal 1: Iniciar a Simulação do Gazebo

   # Navegue até a pasta do seu workspace
   cd ~/ros2_ws
   
   # Ative o ambiente do ROS 2
   source install/setup.bash
   
   # Inicie a simulação (Gazebo com o mapa e o robô)
   ros2 launch trabalhoSTR gazebo_world.launch.py
   

2. Terminal 2: Iniciar o Nó de Controle do Robô

   # Navegue até a pasta do seu workspace
   cd ~/ros2_ws
   
   # Ative o ambiente do ROS 2 neste novo terminal
   source install/setup.bash
   
   # Inicie o seu nó de controle
   ros2 run trabalhoSTR controller_node