AIロボット入門2022：2.4節 ROS2を動かしてみよう！

拙著「ROS2とPythonで作って学ぶAIロボット入門」（講談社）を授業で使用する場合の講義資料のたたき台です．

今回は， [第2章はじめてのROS2] の2.1節から2.3節の説明並びにハンズオンを行います．

1．レクチャ

次の節を教科書に従って説明するか，読んでもらう．スライドは作成中．
- 2.1 ROS2の基礎知識

2．ハンズオン：亀で遊ぼう！(内容はAIロボット入門とは少し異なります)

turtlesim

準備
- 次の説明に従ってDockerコンテナai_robot_bookをスタートさせ，デスクトップ環境を起動する．
  - AIロボット入門2022：この本用Dockerイメージの使い方（Windows）

実行
- では、端末を開き、次のコマンドでturtlesimを起動しましょう。
  - $ ros2 run turtlesim turtlesim_node

- 端末には次のようにturtlesimのノード名/turtlesim、亀の名前 [turtle1]、姿勢(x, y, theta)が表示される。ノードはROSの実行中のプログラムで、Spawningのspawnは魚や蛙などが卵を生む意味であり、コンピュータゲームでキャラクタが登場する意味でも使われる。ここでは亀だけに２つをかけているのでしょうね。

- 端末を分割し，下の端末で次のコマンドでキー操作により亀を動かしましょう。次のコマンドでrunがノードを実行するコマンドで、turtlesimがパッケージ名、最後のturtle_teleop_keyが実行可能ファイル。
  - $ ros2 run turtlesim turtle_teleop_key
- 端末には下図のように表示される。矢印キーで亀を動かすことができる。さっそく、矢印キーを押して亀を動かしてみましょう！亀が動くと動いた軌跡が白線で表示される。
端末をもう一つ起動し，現在、実行されているノードを次のコマンドで確認しよう。ros2 runコマンドで実行したteleop_turtleとturtlesimノードが実行されていることがわかる。
- $ ros2 node list

GUIアプリRQt

起動
- 端末を開き、次のコマンドを実行する。次の空白のウインドウが開く。
  - $ rqt
使い方
- /killサービス：亀を消す/killサービスを実行しましょう。rqtのメニューPlugins→Services→Service callerをクリックすると色々なサービスが出てくる。その中の[/kill]を選択する。下図のように[Expression]を’turtle1’にして、右上の[Call]をクリックする。亀と軌跡の白線が消える。
- /resetサービス：次にリセットをする/resetサービスを同様にrqtのメニューPlugins→Services→Service callerから選択して[Call]をクリックして実行する。次のようにまた、turtle1が画面中央に現れる。端末には次のようにturtlesimがリセットされたことと、turtle1の姿勢が表示される。
- /spawnサービス：新しい亀を生成する/spawnサービスを実行しましょう。同様にして、rqtのメニューPlugins→Services→Service callerを選択して、/spawnサービスを選択する。次のように設定して、[Call]をクリックして新しい亀を誕生させましょう。下図のように中央より少し右下に新しい”kame”が誕生する。
  - x: 7.0
  - y: 4.0
  - theta: 3.14
  - name: ‘kame’
- /set_penサービス：軌跡の色を変更する/set_penサービスを使ってみよう。[Service]を”/turtle1/set_pen”を選ぶ。turtle1がない場合は[Service]の左の[ボタン]をクリックする。黄色で線の太さ10になるようにExpressionを次のように変更する。では、上で亀を動かしたようにturtle_teleop_keyノードを使って、適当に亀を動かして軌跡の色と太さが変わるのを確認する。
  - r: 255
  - g: 255
  - width: 10
- /clearサービス：亀の軌跡を消す。上と同様に[Service]の/clearを選び，[Call]ボタンをクリックすると黄色の軌跡が消える．
リマップ
- トピック名を付け替えるリマップを使い、先程動かしたturtle_teleop_keyを使って新しく生成したkameを動かしてみましょう。新しい端末を開き次のコマンドを実行する。
  - $ ros2 run turtlesim turtle_teleop_key --ros-args --remap turtle1/cmd_vel:=kame/cmd_vel
終　了
- では、turtlesimを終了させましょう。TurtleSimウインドウの[☓]をクリックするか、起動した端末でCtrl-C（コントロールキーを押しながらCキーを押す）を押すとノードが終了する。turtle_teleop_keyノードを終了させるときは、それを実行した端末でCtrl-Cを押すか、qキーを押す。
- 今回のハンズオンはこれで終わりです。お疲れ様！