# 1. Instalar ROS2 Humble (Ubuntu 22.04)
sudo apt update && sudo apt install ros-humble-desktop

# 2. Instalar dependencias del proyecto
sudo apt install -y python3-colcon-common-extensions python3-rosdep python3-argcomplete \
                     gazebo ros-humble-gazebo-ros-pkgs \
                     ros-humble-robot-state-publisher ros-humble-joint-state-publisher \
                     ros-humble-navigation2 ros-humble-nav2-bringup ros-humble-slam-toolbox \
                     ros-humble-joy ros-humble-teleop-twist-keyboard \
                     ros-humble-rviz2 ros-humble-xacro ros-humble-tf2-tools

# 3. Clonar y compilar el proyecto
mkdir -p ~/ros2/axioma_humble_ws/src
cd ~/ros2/axioma_humble_ws/src
git clone https://github.com/MrDavidAlv/Axioma_robot.git .
cd ~/ros2/axioma_humble_ws
colcon build --symlink-install
source install/setup.bash

# 4. Lanzar SLAM para crear mapas
ros2 launch axioma_bringup slam_bringup.launch.py

# O lanzar navegación autónoma (requiere mapa previo)
ros2 launch axioma_bringup navigation_bringup.launch.py

📖 Ver Instalación Detallada | Guía de Ejecución

Este proyecto desarrolla software de navegación autónoma con ROS2 para la plataforma robótica móvil Axioma.io, diseñada por el Semillero de Robótica SIRO. El sistema implementa algoritmos de SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) para mapeo en tiempo real, localización mediante AMCL (Adaptive Monte Carlo Localization) y planificación de trayectorias con Nav2, automatizando el transporte de productos en cadenas de producción industrial sin intervención humana.

Robot móvil, navegación autónoma, logística industrial, planificación de trayectorias, ROS2 Humble, Nav2, SLAM, differential drive, skid-steering

Diseñar, simular e implementar software de planificación de trayectorias robóticas para la plataforma Axioma.io, permitiendo el transporte autónomo de productos entre puntos designados dentro de espacios de trabajo, automatizando la gestión logística en cadenas de producción.

• Diseñar un entorno de simulación tridimensional que emula áreas de trabajo con obstáculos
• Instrumentar el robot virtual con sensores de navegación y mapeo (LiDAR, encoders, IMU)
• Programar el ecosistema ROS2 con nodos para localización (AMCL), control (differential drive) y navegación (Nav2)
• Desarrollar técnicas de planificación de trayectorias considerando obstáculos y restricciones cinemáticas
• Integrar el software en el robot físico Axioma.io con sensores reales para odometría y control

• Quick Start
• Descripción
• Características Principales
• Galería del Robot
• Videos del Sistema
• Arquitectura del Sistema
• Modelo Matemático
• Requisitos del Sistema
• Instalación
• Compilación
• Ejecución
• Estructura del Proyecto

Nota: Los siguientes videos corresponden a la versión con ROS2 Foxy. La funcionalidad en Humble es idéntica con mejoras en rendimiento y estabilidad.

Navegación Autónoma	SLAM y Mapeo
Navegación en entorno con mapa	Mapeo en tiempo real con LiDAR

Sensores y Frames TF	Ensamblaje Mecánico
Visualización RViz y odometría	Diseño CAD en Autodesk Inventor

Competencia Mercury Robotics	Control Teleoperado
Axioma One en Mercury 2019	Teleoperación Raspberry Pi + Flask

Árbol de transformadas espaciales: map → odom → base_footprint → base_link → sensors. El plugin differential drive publica odom → base_link, AMCL publica map → odom para corrección de deriva odométrica.

SLAM Toolbox implementa graph-based SLAM generando mapas 2D en tiempo real. Procesa LiDAR a 5.5 Hz y odometría a 50 Hz con optimización de pose-graph y loop closure.

Nav2 stack integra planificador global NavFn (Dijkstra), controlador local DWB (Dynamic Window Approach), costmaps dinámicos y behaviors de recuperación.

Modelo matemático completo de cinemática diferencial 4WD skid-steering. El diagrama muestra geometría, ecuaciones de control, sistema Nav2 y especificaciones dinámicas.

Documentación detallada disponible en documentacion/modelo-matematico/:

• Radio de rueda: $r = 0.0381$ m | Separación: $W = 0.1725$ m | Masa: $m = 5.525$ kg
• Velocidades máximas: $v_{max} = 0.26$ m/s, $\omega_{max} = 1.0$ rad/s
• Aceleraciones máximas: $a_{max} = 2.5$ m/s², $\alpha_{max} = 3.2$ rad/s²

Cinemática Diferencial: $v = \frac{r(\omega_R + \omega_L)}{2}$, $\omega = \frac{r(\omega_R - \omega_L)}{W}$

• Sistema Operativo: Ubuntu 22.04 LTS
• ROS2: Humble Hawksbill
• Gazebo: Classic 11
• Python: 3.8+ | CMake: 3.16+

ros-humble-navigation2        # Nav2 stack completo
ros-humble-slam-toolbox       # SLAM para mapeo
ros-humble-gazebo-ros-pkgs    # Simulación Gazebo
ros-humble-rviz2              # Visualización
ros-humble-teleop-twist-keyboard  # Teleoperación

• CPU: Intel i5 8th Gen / AMD Ryzen 5+ (4 núcleos)
• RAM: 8 GB mínimo, 16 GB recomendado
• Almacenamiento: 10 GB libres

# Configurar locale y repositorio
sudo apt update && sudo apt install locales curl
sudo locale-gen en_US en_US.UTF-8
sudo curl -sSL https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.key -o /usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg] http://packages.ros.org/ros2/ubuntu $(. /etc/os-release && echo $UBUNTU_CODENAME) main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ros2.list > /dev/null

# Instalar ROS2 Humble Desktop
sudo apt update && sudo apt upgrade
sudo apt install ros-humble-desktop

sudo apt install -y \
  python3-colcon-common-extensions python3-rosdep \
  gazebo ros-humble-gazebo-ros-pkgs \
  ros-humble-navigation2 ros-humble-nav2-bringup \
  ros-humble-slam-toolbox ros-humble-rviz2 \
  ros-humble-teleop-twist-keyboard ros-humble-joy \
  ros-humble-robot-state-publisher ros-humble-tf2-tools

sudo rosdep init && rosdep update

mkdir -p ~/ros2/axioma_humble_ws/src
cd ~/ros2/axioma_humble_ws/src
git clone https://github.com/MrDavidAlv/Axioma_robot.git .
cd ~/ros2/axioma_humble_ws
colcon build --symlink-install
source install/setup.bash
echo "source ~/ros2/axioma_humble_ws/install/setup.bash" >> ~/.bashrc

source ~/ros2/axioma_humble_ws/install/setup.bash
ros2 launch axioma_bringup slam_bringup.launch.py

Control: En terminal separada ejecutar ros2 run teleop_twist_keyboard teleop_twist_keyboard

Guardar mapa:

ros2 run nav2_map_server map_saver_cli -f src/axioma_navigation/maps/mi_mapa

source ~/ros2/axioma_humble_ws/install/setup.bash
ros2 launch axioma_bringup navigation_bringup.launch.py

Uso en RViz2:

1. Botón 2D Pose Estimate: establecer pose inicial del robot
2. Botón 2D Goal Pose: enviar objetivo de navegación
3. Monitorear: costmaps (global/local), paths (global/local) y partículas AMCL

axioma_humble_ws/
├── src/
│   ├── axioma_bringup/          # Launches principales (SLAM + Nav2)
│   ├── axioma_navigation/       # Configs Nav2, SLAM, mapas
│   └── axioma_description/      # Modelo SDF/URDF, meshes, worlds
├── documentacion/
│   └── modelo-matematico/       # Docs técnicas (cinemática, control)
├── images/                      # Recursos visuales
└── README.md

Plugin libgazebo_ros_diff_drive.so implementa control cinemático directo:

• Lee /cmd_vel → $(v, \omega)$
• Aplica cinemática inversa: $\omega_{L/R} = (v \mp \omega W/2) / r$
• Controla 4 ruedas en 2 pares sincronizados
• Publica /odom y TF odom → base_link a 50 Hz

Dynamic Window Approach genera 400 trayectorias (20 lineales × 20 angulares) simuladas 1.7s hacia adelante. Evalúa con critics: BaseObstacle, PathAlign, GoalAlign, PathDist, GoalDist, RotateToGoal.

source /opt/ros/humble/setup.bash && source ~/ros2/axioma_humble_ws/install/setup.bash
ros2 launch axioma_bringup slam_bringup.launch.py
ros2 launch axioma_bringup navigation_bringup.launch.py
ros2 run teleop_twist_keyboard teleop_twist_keyboard

ros2 node list                          # Nodos activos
ros2 topic list                         # Tópicos activos
ros2 topic hz /scan                     # Frecuencia LiDAR
ros2 topic echo /cmd_vel                # Comandos de velocidad
ros2 run tf2_ros tf2_echo map base_link # Transformadas
ros2 run tf2_tools view_frames          # Diagrama TF

ros2 node info /slam_toolbox
ros2 param list /controller_server
ros2 param get /controller_server controller_frequency
ros2 bag record -a -o datos_navegacion

Autor: Mario David Alvarez Vallejo Institución: Semillero de Robótica SIRO Repositorio: github.com/MrDavidAlv/Axioma_robot Licencia: BSD - Libre para uso académico e investigación