ロボットプログラミングⅡ-2021：ROS2演習9 – SLAM

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．

今回のテーマはSLAMです．ROS2 Foxyの標準SLAMパッケージはslam_toolboxです．この使い方についてざっと学びます．詳しい使い方は参考リンクをご覧ください．

参考リンク

Slam Toolbox

準　備

happy_miniを使う場合は，次のGithubのサイトからHappy Mini TurtleBot3 Simulationsパッケージを次のコマンドでクローンしておく必要があります．turtlebot3 burger, waffle,waffle_piを使う場合は必要ありません．
- $ cd ~/colcon_ws/src
- $ git clone https://github.com/demulab/happy_mini_turtlebot3_sim.git
- $ cd ~/colcon_ws
- $ colcon build --symlink-install
Navigation2のインストール
- $ sudo apt -y install ros-foxy-navigation2
- $ sudo apt -y install ros-foxy-nav2-bringup
slam_toolboxのインストール
- $ sudo apt -y install ros-foxy-slam-toolbox

シミュレータの起動

次のコマンドでGazeboシミュレータを起動しましょう．ここでは，Turtlebot3 House環境を使います．

$ export TURTLEBOT3_MODEL=happy_mini
$ ros2 launch turtlebot3_gazebo turtlebot3_house.launch.py

Slam_toolboxノードの起動

slam_toolboxにはasync_slam_toolbox_nodeとsync_slam_toolbox_nodeの2種類があります．ロボットを動かしながらリアルタイムで地図を作成するときはasync_slam_toolbox_nodeノード，rosbag2などで保存したセンサデータから品質の高い地図を作成するときはsync_slam_toolbox_nodeノードを使います．

実際にコマンドを実行するときはローンチファイルを使います．リアルタイム（オンライン）で地図を生成するときはonline_async_launch.py，オフラインで品質の高い地図を作るときはoffline_launch.pyを使います．

$ export TURTLEBOT3_MODEL=happy_mini
$ ros2 launch slam_toolbox online_async_launch.py

遠隔操作ノードの起動

ロボットをキー操作により制御するために次のコマンドで遠隔操作ノードを起動しましょう．

$ export TURTLEBOT3_MODEL=happy_mini
$ ros2 run turtlebot3_teleop teleop_keyboard

Rviz2の起動

地図の生成をリアルタイムで見るためにRviz2を起動します．地図情報は/mapトピックで送られてきます．

$ rviz2

そのままでは地図が表示されないので，左下の[Add]をクリックして，Mapを選択して，そのTopic名を”/map”とすると下図のように地図が表示されます．

遠隔操作ノードのキー操作により部屋を移動させると地図がどんどん生成されます．地図の生成にはLIDARの情報が使われます．コツとしては，ところどころでロボットを１回転させて部屋全体の情報をLIDARで取得することです．

地図の保存

キー操作によりロボットを動かし環境の地図を作成できたら，次のコマンドで地図を保存しましょう．このように”-f”のオプションをつけると指定したディレクトリにmap.pgmとmap.yamlが保存されます．つけないと実行したディレクトリに保存されます。

$ ros2 run nav2_map_server map_saver_cli -f ~/map

ホームディレクトリのmapディレクトリに以下のようなmap.pgmファイルとmap.yamlファイルが保存されたら成功です．map.pgmファイルは下図のような画像ファイルです．

map.yamlファイルは下図のように地図の設定などが書かれています．

終わり