Teleoperação Remota¶

O Twizy suporta teleoperação remota via controle Xbox conectado a um laptop do operador em qualquer lugar com acesso à internet. A comunicação ocorre pela VPN NetBird e um FastDDS Discovery Server no veículo.

Visão Geral do Sistema¶

Diagrama de arquitetura da teleoperação

OPERADOR REMOTO                          VEÍCULO (Twizy)
─────────────────────────────────────────────────────────
Controle Xbox                            FastDDS Discovery Server
     │                                         │ (porta 11811)
  joy_node                              Nós de controle do veículo
     │                                         │
direct_teleop ──── /direct_control_cmd ──► SD-VehicleInterface
                ◄── /sd_control ──────────────┘
        └─────────── VPN NETBIRD (mesh) ───────┘

Fluxo de comandos:

Operador envia setpoints de torque e direção via /direct_control_cmd
PC do veículo assina, aplica os comandos ao Twizy via CAN e publica o estado atual em /sd_control
O Discovery Server no veículo converte o tráfego ROS2 multicast em unicast, permitindo comunicação entre VPNs

Requisitos¶

Componente	Versão	Função
SO	Ubuntu 22.04 LTS	Base para ROS2 Humble
ROS2 Middleware	`rmw_fastrtps_cpp`	Necessário para o Discovery Server
VPN	NetBird (recente)	Comunicação mesh P2P
Containerização	Docker 24.x+	Isolamento de ambiente

Hardware: - Operador: laptop com controle Xbox USB ou Bluetooth - Veículo: PC de bordo conectado ao barramento CAN do Twizy - Ambos precisam de acesso à internet para a VPN

Procedimento de Operação¶

No veículo¶

# 1. Verificar se o NetBird está conectado e anotar o IP
netbird status

# 2. Iniciar o Discovery Server
docker compose up -d discovery-server

# 3. Iniciar os nós de controle do veículo (assina /direct_control_cmd, publica /sd_control)
docker compose up -d carro

Na máquina do operador¶

# 1. Verificar conectividade NetBird
ping twizy

# 2. Configurar variáveis de ambiente
export ROS_DISCOVERY_SERVER=twizy:11811   # hostname NetBird do veículo
export ROS_SUPER_CLIENT=true
export ROS_DOMAIN_ID=0
export RMW_IMPLEMENTATION=rmw_fastrtps_cpp

# 3. Iniciar a stack de teleoperação
docker compose up -d

# 4. Verificar se os tópicos estão visíveis
ros2 topic list
# Deve mostrar /direct_control_cmd e /sd_control

Estrutura dos Pacotes ROS2¶

ws/
├── teleop_joy_xbox/          # Pacote de teleoperação
│   ├── config/
│   │   └── xbox_controller.yaml
│   ├── launch/
│   │   ├── xbox_teleop.launch.py      # Modo 1: Twist (cmd_vel)
│   │   └── direct_teleop.launch.py    # Modo 2: Direct Control
│   └── teleop_joy_xbox/
│       ├── xbox_teleop_node.py
│       └── direct_teleop.py
└── sd_msgs/                  # Mensagens customizadas
    └── msg/
        ├── DirectControl.msg
        └── SDControl.msg

Modos de Controle¶

Modo 1 — Twist Padrão¶

ros2 launch teleop_joy_xbox xbox_teleop.launch.py

Tipo de mensagem: geometry_msgs/Twist
Tópico: /cmd_vel
Uso: robôs móveis genéricos

Modo 2 — Direct Control (recomendado para Twizy)¶

ros2 launch teleop_joy_xbox direct_teleop.launch.py

Mensagens: sd_msgs/DirectControl (comandos), sd_msgs/SDControl (feedback)
Tópicos: /direct_control_cmd → /sd_control
Uso: controle direto de torque e direção do veículo

Interface de Controle Xbox¶

A stack de teleoperação usa um controle Xbox (USB ou Bluetooth) na máquina do operador para gerar comandos de condução enviados ao veículo pela VPN NetBird.

Mapeamento de Botões (modo Direct Control)¶

Comando	Botão/Eixo	Descrição Técnica
Acelerar	RT (Gatilho Direito)	Define setpoint de torque positivo
Frear	LT (Gatilho Esquerdo)	Define setpoint de torque negativo
Direção	Analógico Esquerdo	Controla o ângulo das rodas dianteiras
Centralizar direção	Botão LB	Centraliza a direção imediatamente
Aumentar limite de velocidade	Botão Y	Aumenta o limite máximo de velocidade
Diminuir limite de velocidade	Botão B	Diminui o limite máximo de velocidade
Aumentar intensidade de frenagem	Botão X	Aumenta a força de frenagem
Diminuir intensidade de frenagem	Botão A	Diminui a força de frenagem

Direção dependente de velocidade

O direct_teleop aplica uma tabela de lookup que limita automaticamente o ângulo de direção conforme a velocidade do veículo aumenta — curvas fechadas são bloqueadas em alta velocidade.

Mensagens ROS2 Customizadas¶

DirectControl.msg (operador → veículo)¶

float64 linear_velocity    # velocidade linear (opcional)
float64 torque_setpoint    # -100 (freio total) a +100 (aceleração total)
float64 steer_setpoint     # -100 (direita) a +100 (esquerda)

SDControl.msg (veículo → operador, feedback)¶

std_msgs/Header header
float64 steer              # ângulo de direção atual
float64 torque             # torque atual
float64 current_velocity   # velocidade medida do veículo
float64 target_velocity    # setpoint de velocidade alvo
int32   p, d, i, ff        # termos PID de velocidade
int32   steer_p, steer_i, steer_d  # termos PID de direção
float64 steer_actual       # ângulo de direção real do sensor

Acesso ao dispositivo joystick no Docker¶

O container de teleop precisa de acesso aos dispositivos de entrada do host:

volumes:
  - /dev/input:/dev/input:rw    # acesso aos drivers de entrada
  - /run/udev:/run/udev:ro      # identificação correta do joystick via udev
devices:
  - /dev/input                  # permissão explícita para o controle Xbox

Verificar se o joystick está detectado¶

# No host (antes de iniciar o Docker)
ls /dev/input/js*
# Deve mostrar /dev/input/js0 (ou similar)

# Dentro do container
ros2 run joy joy_node --ros-args -r /joy:=joy_teleop_test
ros2 topic echo /joy_teleop_test
# Mova um analógico — os valores devem mudar na saída

Docker Compose (lado do operador)¶

services:
  discovery-server:
    build:
      context: .
      dockerfile: Dockerfile.server
    container_name: fastdds_server
    network_mode: "host"
    command: -i 0
    restart: unless-stopped

  teleop-client:
    build:
      context: .
      dockerfile: Dockerfile.client
    container_name: ros2_teleop_joy
    network_mode: "host"
    depends_on:
      - discovery-server
    environment:
      - ROS_DISCOVERY_SERVER=twizy:11811
      - ROS_DOMAIN_ID=0
      - ROS_SUPER_CLIENT=true
      - RMW_IMPLEMENTATION=rmw_fastrtps_cpp
    volumes:
      - ./ws:/root/ros2_ws/src:rw
      - /dev/input:/dev/input:rw
      - /run/udev:/run/udev:ro
    devices:
      - /dev/input
    command: ros2 run joy joy_node --ros-args -r /joy:=joy_teleop_test

network_mode: host é obrigatório

Sem network_mode: host, o Docker roteia o tráfego pela sua rede bridge em vez da interface NetBird (wt0). Os nós ROS2 nunca conseguiriam alcançar o Discovery Server no veículo.