ROS2_備忘録

@po

2022年9月26日 21:27

ROS：robot operrating system

ロボットのソフトウェアコンポーネントを作って動作させるためのフレームワーク/ミドルウェア
・OSではない　OSとはUbuntuとかLinuxとか、Windows、Mac
それらの上に乗っかってロボットに便利な機能を提供する
発祥：2000年代後半、Willow Garage社
BSDライセンス
サイト
・公式ページ：https://www.ros.org/
・マニュアル等：https://docs.ro.org/

どんなものか

本体：プロセス間通信をつかさどる
・プロセス同士をpublish-subscribeモデルや
client-serverモデルでつなぐ
・通信するデータに型
周辺
・ビルドシステム、パッケージ管理、テストツール、・・・

とかいてもよくわからんので、使うメリットから

ROS化されている重要なソフトウェア

移動ロボットの制御ソフトウェア
gmapping,Cartgrapher,ナビゲーションメタパッケージ
地図生成、位置推定、経路生成

マニピュレータのソフトウェア
・MoveIt!
腕の動作計画　腕先の位置を入力→関節角を計算(逆運動学)

各種インターフェース
・すぐ使える
・以前は（特にLinuxでは)自分でシリアル通信のプログラムを書くなどの苦労があった
例えば、論文を読んでそれをC＋＋に置き換えてコーディングorz

移動ロボットの例
https://www.youtube.com/watch?v=eVHkHOCsHns
マニピュレーションの例
https://twitter.com/robo_cit/status/1201399538541400064

ROSのバージョン

ROS1（もともとROSと呼ばれていたもの）
・オリジナルのROS
・主に研究のフレームワークとして発達
・まだまだ使われる/研究室でも使う

ROS2(今回こっち)
・ROSが普及して、当初想定していなかった利用場面が増加
　・セキュリティー、製品化、シビアな通信環境、・・・
・アーキテクチャから作り直し
　・ROS1とは基本的に互換性なし

ROS2のインストール

ROS1が既にインストールされている場合

vi ~/.bashrcで関係する記述をコメントアウト
以下の4行をコメントアウト

・git cloneでインストールスクリプトをダウンロード
https://github.com/ryuichiueda/ros2_setup_scripts.git

cd ros2_setup_scripts
./setup_bash
source ~/.bashrc

ROSのノードの基本

基本1：プログラムのことを「ノードと呼ぶ」
基本2：ノードは互いに通信する
これで何ができるのか
・ロボットの各機能を別のプログラムとして実装できる
　・例1：画像処理のプログラムとナビゲーションのプログラムの連携
　　・画像処理のプロググラムは独立したソフトウェアとして公開可能
　・例2：レーザスキャナをA社からB社に交換
　　・A社とB社が同じ出力をするノードを作っていると交換が容易

ROSの通信の基本

GUIツールで構造を確認
ノード(楕円)がデータの流路(矢印)で連結
・/chatter：流路の名前で「トピック」と呼ばれる
　・流れるデータはメッセージ
ノードから出る矢印：「パブリッシャ」
ノードに入る矢印：「リスナー」
ノードはいくつもパブリッシャーとリスナーを持てる
メッセージは型をもつ

ROS2プログラミング

先ほど動かしたtalker,listnerに相当するノードを作成
・言語：Pyhton
・参考：https://docs.ros.org/en/foxy/How-To-Guides/Developing-a-ROS-2-Package.html
色々と作法が細かいので、コードを各以外のことの意図も確認
・誰が作ったパッケージも同じような構造にするため

ワークスペースの作成

ワークスペース：作業場
とりあえずディレクトリを作るだけ

mkdir -p ros2_ws/src
tree ros2_ws/

初期状態のパッケージを作る

パッケージ：ROSのプログラムの配布単位
・GitHubのリポジトリにほぼ相当
・なかにはいくつかのノードのプログラムを入れる
ros2 pkg createを使う
・下の例：mypkgというパッケージを作成

cd ~/ros2_ws/src/
ros2 pkg create mypkg --build-type ament_python
tree

パッケージ情報の記述1

package.xmlを編集する
・パッケージマニフェストというもの
・パッケージの情報を記述したファイル
　・説明(description),メンテナ(maintainer:管理する人),ライセンスをちゃんと書く
TODOと記載されているところは自分で編集する必要があるところ

パッケージ情報の記述2

setup.pyの編集
・pythonのモジュールで使われるインストールスクリプト
　・変更箇所はpackage.xmlと同じ

パッケージをビルド

ビルド作業
・colconというコマンドを使用

cd ~/ros2_ws/
colcon build

ros2_ws下のパッケージを利用可能に
・~/.bashrcの末尾に2行追加

vi ~/.bashrc

source ~/ros2_ws/install/setup.bash
source ~/ros2_ws/install/local_setup.bash

sourceして確認

source ~/.bashrc
ros2 pkg list | grep mypkg

パブリッシャを持つノードの作成

機能：数字をカウントしてトピックを/countupを通じて送信
・メッセージの型は１６ビット符号つき整数
　・参考にしたページ
　　・パブリッシャの書き方
　　　https://docs.ros.org/en/foxy/Tutorials/Beginner-Client-Libraries/Writing-A-Simple-Py-Publisher-And-Subscriber.html
　　・クラスなしで記述する方法
　　　https://qiita.com/ItoMasaki/items/b7393c34fb0127826f74
~/ros2_ws/ksrc/mypkg/mypkgにtalker.pyを書く

vi talker.py

シバンは書かずにいきなりimportから書いていく
import rclpy はros2でノードを書いていくために必要なライブラリ
その次にfrom rclpy.node import NodeでNodeというクラスをimportする

import rclpy
from rclpy.node import Node
from std_msgs.msg import Int16

rclpy.init()
node=Node("talker")
pub=node.create_publisher(Int16, "countup",10)
n=0

def cb():
    global n
    msg=Int16()
    msg.data=n
    pub.publish(msg)
    n += 1





node.create_timer(0.5,cb)
rclpy.spin(node)

node=Node("talker")でNodeというクラスのインスタンスを生成する。
そしてpubというオブジェクトをつくるこいつにはNodeというクラスが持っているメソッドのcreate_publisherを作用する、引数は型とトピック名、あとは適当な数字１０
node.create_timer(0.5,cb)も同様でcreate_timerというメソッドを作用させる、引数は０.5とcb、これは0.5sの周期でcbという関数を呼び出す、cbについては後述する
rclpy.spin(node)はrclpyのメソッドspinを適用する、こいつを記述することでプログラムが終了しなくなる
def cb():でcbという関数を定義する、
その中で、msg=Int16()、１６ビットの整数を保持するオブジェクトを作る
msg.data=nでdataがnだと教えてあげる、
そして、pub.publish(msg)でパブリッシュする
データが飛んだら、nに１を足す、n += 1
ただpythonの場合、defの外で使った変数をdefの中で使っても反映されないので、global nをdefの中に記述する

パッケージの設定

この記事が気に入ったらサポートをしてみませんか？