ROS (Robot Operating System) 入門
概要
今後ROSについて自力で学習できるような環境と地力を獲得することを目標としています．
内容は環境構築，ROSの基本的な事項，シミュレーションの実行から構成されています．
大まかな内容
- ROSが動作する環境の構築
- Ubuntu 20.04 環境の用意
- ROS (noetic) のインストール
- ROSの基本的な事項
- トピック通信
- rosparam
- roslaunch
- コマンドラインツール
- Rvizで可視化
- ロボットモデルをURDF形式で記述
- Rvizでロボットモデルの可視化
- Gazeboを用いたシミュレーション
- LiDARを1台積んだ差動二輪ロボットモデルをURDF形式で記述
- Gazeboでシミュレーション
- Rvizでロボットモデルとトピックを可視化
環境構築
Ubuntu環境の用意
Windows, Mac PCを所持している方はVMwareで仮想マシンを構築することで環境を用意します．
ROSのインストール
Ubuntu環境にROSをインストールします．
ROSの基本的な事項
ROSとは
ROSとはなにか簡単に説明します。
トピック通信実践
ROSの基本的な概念であるトピック通信について実装を通して理解します。
rosparam
外部からパラメータの値を受け取れるようなROSノードの書き方について説明します．
roslaunch
複数のノードを同時に起動したりそれぞれにパラメータを渡したりすることを一つのファイルで記述可能なroslaunchについて説明します．
コマンドラインツール
ターミナル上で使用可能な，ROS環境の解析に有用なコマンドラインツールをいくつか紹介します．
Rvizで可視化
Rvizとは
ROSに付随する可視化ツールであるRvizについて，できることを簡単に説明します．
ロボットモデルの作成：URDF
Rvizで表示できるロボットモデルはURDFという形式で記述されます．URDFの考え方と文法について説明します．
URDF形式でロボットモデル作成演習
前章で学んだことを活かして，ルンバのような差動二輪ロボットのモデルをURDFで記述する演習を行います．
Gazeboを用いたシミュレーション
Gazeboとは
ROSと相性の良い物理シミュレータであるGazeboについて，できることを簡単に説明します．
URDFに物理量を追加
前章で作成したロボットモデルにGazeboシミュレーション時に必要な物理量を追加します．
URDFにアクチュエータを追加
ROSトピックでロボットの車輪を回せるようにするために，アクチュエータの記述を追加し，ROSとGazeboをつなぎこみます．
Gazebo上にロボットをスポーン
Gazebo上にロボットをスポーンさせるlaunchファイルを書きます．
ロボットモデルにセンサを追加
Gazeboではいくつかのセンサのシミュレーションも可能です．今回はロボットモデルに2D LiDARセンサを追加します．
演習：部屋を巡回するルンバのROSプログラミング
今までの章でROSの基礎，2D LiDARを積んだ移動ロボットのシミュレーションモデルの作成を行いました．本章では，2D LiDARで取得した周囲の障害物情報を用いて，障害物にぶつからないように部屋を巡回する知能ロボットのコード作成をROSを用いて行います．
参考
本サイトで作成するコードの完成形は以下のリポジトリにまとめてあります．