ROS演習9-2019：ナビゲーションとアクションプログラム

この記事は私が金沢工業大学ロボティクス学科で担当している2019年後学期開講の講義ロボットプログラミングⅡ用です。ROS演習で7はrvizを使いGUIでロボットを動かしましたが、今回はROSのActionLibを使ったアクションプログラムを学びます。以下のチュートリアルも参考にしてください。

SendingSimpleGoals

ソース

 
// 本プログラムは
// http://wiki.ros.org/ja/navigation/Tutorials/SendingSimpleGoals
// を改変しています。
#include <ros/ros.h>
#include <geometry_msgs/PoseWithCovarianceStamped.h>
#include <move_base_msgs/MoveBaseAction.h>
#include <actionlib/client/simple_action_client.h>

typedef actionlib::SimpleActionClient<move_base_msgs::MoveBaseAction> MoveBaseClient;

struct MyPose {
  double x;
  double y;
  double yaw;
};

int main(int argc, char** argv){
  MyPose way_point[] = {{-0.15, -0.54, 0.0 * M_PI}, {1.6, -0.6, M_PI}, 
	                {1.6, 1.5,  0.0 * M_PI},{999, 999, 999}};

  ros::Publisher  pub;

  ros::init(argc, argv, "simple_goal");

  ros::NodeHandle nh;
  pub= nh.advertise<geometry_msgs::PoseWithCovarianceStamped>("initialpose", 2, true);

  // 時間の取得
  ros::Time tmp_time = ros::Time::now();
  //create msg
  geometry_msgs::PoseWithCovarianceStamped initPose;

  // 初期位置の設定 turtlebot3_worldの初期位置が(-2.0, -0.5)なのでそれに設定
  initPose.header.stamp = tmp_time;  //  時間
  initPose.header.frame_id = "map";  //  フレーム
  initPose.pose.pose.position.x = -2.0;
  initPose.pose.pose.position.y = -0.5;
  initPose.pose.pose.position.z =  0;
  initPose.pose.pose.orientation.w = 1.0;

  // パブリッシュ amclパッケージに初期位置を送る
  pub.publish(initPose);
  
  // アクションクライアンを作成。1番目の引数は接続するアクションサーバー名。
  // アクションサーバーが立ち上がっていないとだめ。
  // ２番目の引数はtrueならスレッドを自動的に回す(ros::spin()。
  MoveBaseClient ac("move_base", true);
  // アクションサーバーが起動するまで待つ。引数はタイムアウトする時間(秒）。
  // この例では５秒間待つ(ブロックされる)
  while(!ac.waitForServer(ros::Duration(5.0))){
      ROS_INFO("Waiting for the move_base action server to come up");
  }

  ROS_INFO("The server comes up");
  move_base_msgs::MoveBaseGoal goal;
  // base_link座標系（ロボット座標系)
  goal.target_pose.header.frame_id = "base_link";
  // 現在時刻                                                                       
  goal.target_pose.header.stamp = ros::Time::now();


  int i = 0;
  while (ros::ok()) {
    // ROSではロボットの進行方向がx座標、左方向がy座標、上方向がz座標
    goal.target_pose.pose.position.x =  way_point[i].x;
    goal.target_pose.pose.position.y =  way_point[i].y;
    goal.target_pose.pose.orientation.w = 1; 

    ROS_INFO("Sending goal: No.%d", i+1);
    // サーバーにgoalを送信
    ac.sendGoal(goal);

    // 結果が返ってくるまで30.0[s] 待つ。ここでブロックされる。
    bool succeeded = ac.waitForResult(ros::Duration(30.0));

    // 結果を見て、成功ならSucceeded、失敗ならFailedと表示
    actionlib::SimpleClientGoalState state = ac.getState();

    if(succeeded) {
      ROS_INFO("Succeeded: No.%d (%s)",i+1, state.toString().c_str());
    }
    else {
      ROS_INFO("Failed: No.%d (%s)",i+1, state.toString().c_str());
    }
    i++;  
  }
  return 0;
}

packageのディレクトリ毎、圧縮したファイル
- simple_goal
展開・ビルド方法
- $ cp simple_goal.tar ~/catkin_ws/src
- $ cd ~/catkin_ws/src
- $ tar xvf simple_goal.tar
- $ cd ~/catkin_ws
- $ catkin_make

ハンズオン

上で展開したsimple_goalを次の要領で実行しよう。
- まず、geditで~/.bashrcを開き、最後の行に以下を追加し保存する。これにより、毎回入力する手間がはぶける。
  - export TURTLEBOT3_MODEL=burger
- まず、端末を開き次のコマンドを実行。
  - $ roslaunch turtlebot3_gazebo turtlebot3_world.launch
- この地図map.tarファイルをダウンロードして、次のようにホームディレクトリで展開してください。
  - $ cd
  - $ tar xvf maps.tar
  - 展開するとmapsディレクトリができ、その中に、mymap.pgmとmymap.yamlの２つのファイルがあります。pgmファイルは地図画像ファイルで、yamlファイルは設定ファイルです。mymap.yamlファイルの1行目に画像ファイルの場所を指定する必要があります。ダウンロードしたファイルは以下のようにimage: /home/demulab/maps/mymap.pgmになっています。demulabの部分を自分のユーザ名に変更、保存してください。
- ２個目の端末を開き次のコマンドを実行。
  - $ roslaunch turtlebot3_navigation turtlebot3_navigation.launch map_file:=$HOME/maps/mymap.yaml
- ３個目の端末を開き、catkin_makeして生成したsimple_goalノードを起動する。
  - $ rosrun simple_goal simple_goal

演　習（レポート２）

基本動作
- Turtlebot3を指定の距離[m]だけ直進して停止するプログラムを作ろう
- Turtlebot3を指定の角度[°]だけ回転して停止するプログラムを作ろう
- Turtllebot3を矩形軌道を移動するプログラムを作ろう
ウェイポイントナビゲーション
- 演習６の建物環境（上図）を使いスタート地点からゴールまで進むプログラムを作ろう。
デッドレコニング
- デッドレコニングをcbMyOdom関数に実装しよう。rvizの場合は/odomトピックと値を比較し、gazeboが動く場合はシミュレータ上の真の位置Real Posと比較しよう。