ロボットプログラミングⅡ-2021：ROS2演習3a-Webotsシミュレータでルンバを動かそう！

この記事は金沢工業大学ロボティクス学科で2021年後学期開講中のロボットプログラミングⅡ用です．

WebotsシミュレータでiRobot社のCreate2を動かしましょう！本記事ではカナダのSimon Fraser University, Autonomy Lab.のJacob PerronさんのフォークしたiRobot社のRoomba,　Create2用のROS2ドライバー create2_autonomyを使います。

参考サイト
- RoboticaUtnFrba
- RoboticaUtnFrba/create2_autonomy
環境
- Ubuntu20.04　
- ROS2 Foxy
準備
- $ sudo apt update
- $ sudo apt upgrade
- $ sudo apt install -y python3-rosdep python3-colcon-common-extensions
- $ sudo apt install build-essential python3-colcon-mixin python3-vcstool
Webotsのインストール
- $ sudo apt -y install ros-foxy-webots-ros2
Create2関連パッケージのインストール
- ワークスペースの生成
  - ディレクトリの作成
    - $ mkdir -p ~/airobot_ws/src
    - $ cd ~/airobot_ws
  - ビルド
    - $ colcon build
  - 設定ファイルの実行
    - $ source install/local_setup.bash
    - $ source install/setup.bash
- ダウンロード
  - ディレクトリの移動
    - $ cd ~/airobot_ws/src
  - libcreateのクローン（ダウンロード）
    - $ git clone https://github.com/AutonomyLab/libcreate
  - create2_autonomyのクローン
    - $ git clone https://github.com/RoboticaUtnFrba/create2_autonomy.git
  - create2_hardwareのクローン
    - $ git clone https://github.com/RoboticaUtnFrba/create2_hardware.git
  - create2_utilitiesのクローン。これはiRobot Create2のグラフィカルとテストツール。
    - $ git clone https://github.com/RoboticaUtnFrba/create2_utilities.git
  - create2_descriptionのクローン。これはiRobotCreate2のWebots用のモデル記述パッケージ。
    - $ git clone https://github.com/RoboticaUtnFrba/create2_description.git
  - webots_ros2のクローン。ROS2のWebotsパッケージ。
    - $ git clone https://github.com/RoboticaUtnFrba/webots_ros2.git
- 依存関係ファイルのインストール
  - 必要なパッケージのインストール
    - $ sudo apt -y install ros-foxy-image-pipeline
    - $ sudo apt -y install bash-completion dirmngr gnupg2 lsb-release ros-foxy-diagnostic-updater
    - $ pip3 install -U argcomplete flake8 flake8-blind-except flake8-builtins flake8-class-newline flake8-comprehensions flake8-deprecated flake8-docstrings
    - $ pip3 install -U flake8-import-order flake8-quotes pytest-repeat pytest-rerunfailures
  - 他のファイルのインストール
    - $ cd ~/airobot_ws
    - $ rosdep update
    - $ rosdep install --from-paths src -yi
- ワークスペースのビルド
  - $ cd ~/airobo_ws/src/webots_ros2/webots_ros2_importer/webots_ros2_importer/urdf2webots
  - $ git clone https://github.com/cyberbotics/urdf2webots.git
  - $ cd urdf2webots
  - $ pip3 install -r requirements.txt
  - $cp ./urdf2webots/__init__.py .
  - $ cd ~/airobot_ws
  - $ colcon build
    - 私の環境では約3分でビルドが終了した。
設　定
- 次のコマンドでエディタgeditを使い.bashrcファイルを開き、sourceで始まる2行の設定を末尾にコピペして保存する。
  - $ gedit ~/.bashrc

source /opt/ros/foxy/setup.bash
source ~/airobot_ws/install/local_setup.bash

- ROS2ではroscdコマンドの代わりにcolcon_cdコマンドを使う。これを使うとworkspaceのディレクトリ(この例では~/airobo_ws/src/各パッケージディレクトリ)に移動できる。次のコマンドを実行して~/.bashrcに追加する。
  - $ echo "source /usr/share/colcon_cd/function/colcon_cd.sh" >> ~/.bashrc
  - $ echo "export _colcon_cd_root=~/airobot_ws" >> ~/.bashrc
- 以下のコマンドを実行して設定を反映させる。
  - $ source ~/.bashrc
実　行
- 新たに端末を開き、以下のコマンドを実行してシミュレータWebotsを起動する。一番下図のルンバをベースにしたロボットが現れる。ros1ではlaunchファイルの起動はroslaunchだったが、ros2ではros2 launchとros2とlaunchの間にスペースを入れる。launchファイルがxmlフォーマットの他にpythonでも書けるようになった。うまく実行されるとトップのような画像が表示される。なお，Webotsがインストールされていない状態で以下のコマンドを実行するとインストールするか聞かれるので’Y’キーを押すとインストールしてくれる．
  - $ ros2 launch create2_description spawn_robot.launch.py
  - エラーが出る場合
    - FATAL: Webots requires OpenGL 3.3 while only OpenGL 1.4 can be initialized.
    - 上記のエラーが出る場合は，次のコマンドで必要なファイルをインストールする．
      - $ sudo apt install libgl1-mesa-dev xorg-dev
- 端末をもう一つ新たに開き、以下のコマンドを実行してシミュレータ上のルンバを遠隔制御する。ros1ではノードの実行はrosrunコマンドだったが、ros2ではros2 runコマンドとなる。これもros2とrunの間にスペースが必要。
  - $ ros2 run teleop_twist_keyboard teleop_twist_keyboard
  - 以下の画面になる。以下のキー操作でロボットを動かすことができる。なお、マウスのカーソルがこの２番目に開いた端末上にないとロボットは動かないので注意。
    - i：　前進、u：左前進、o：右前進
    - j：左回転、k：停止、　l：右回転
    - m：左後進、,：後進、　.：右後進
    - スペース：停止
    - w/x：並進速度増速/減速(10%)
    - e/c：角速度増速/減速(10%)

無事に動いたら成功。お疲れ様！

終わり