HARD2020: シミュレータでルンバを動かそう！

Gazeboシミュレータを使い、Roombaを動かします。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ROSドライバー create_autonomyを使います。gazebo用のlaunchファイルもあり、Raspberry Pi4でも動きます。ただし、ソースコードを少し改変する必要があります。

• 参考サイト
  • RoboticaUtnFrba/create_autonomy
•  環境
  • Roomba 500～800シリーズ（900, e, iシリーズなどの最近の機種は対応していません）
  • 試したのはIntel Core i7 -8750とRaspberry Pi4 (RAM 8GB)
  • Ubuntu18.04
  • ROS Melodic
  • Gazebo 9 以上 (ROS Melodic標準Gazebo でOK）
• 準備
  • $ sudo apt update
  • $ sudo apt upgrade
  • $ sudo apt install -y python-rosdep python-catkin-tools
  • $ sudo apt install -y libqt4-dev
• インストール
  • ワークスペースの生成
    • $ mkdir -p ~/catkin_ws/src
    • $ cd ~/catkin_ws
    • $ catkin build
  • ダウンロード
    • $ cd ~/catkin_ws/src
    • $ git clone https://github.com/RoboticaUtnFrba/create_autonomy.git
    • $ git clone https://github.com/RoboticaUtnFrba/libcreate.git
  • 依存関係ファイルのインストール
    • RTIMULib (IMU用のリアルタイムライブラリ)のインストール
      • $ cd ~/catkin_ws
      • $ ./src/create_autonomy/sensors/ca_imu/scripts/install_rtimulib.sh
    • 他のファイルのインストール
      • $ cd ~/catkin_ws
      • $ sudo apt install -y python3-vcstool
      • $ vcs import src < src/create_autonomy/dependencies.repos
      • $ rosdep update
      • $ rosdep install --from-paths src -yi
  • Raspberry Pi4のみの作業：Intel CPUの場合は必要ないので次のワークスペースのビルドへ進む。Raspberry Pi4というかARMのCPUでは、viso2(Visual Odometryライブラリ）関連のソースコードをそのままビルドできないので次のように改変するか~/catkin_ws/src/viso2以下のディレクトリを削除する。
    • • ~/catkin_ws/src/viso2/libviso2/CMakeLists.txtの7行目を次のように変更する。
        • 変更前： SET(CMAKE_CXX_FLAGS -mfpu=neon)
        • 変更後： SET(CMAKE_CXX_FLAGS -march=armv8-a+simd)
      • ~/catkin_ws/src/viso2/libviso2/src/filter.hの25行目とmatcher.hの30行目に#if defined(__ARM_NEON__)がある。その１行上に以下の行を挿入する。
        • #define  __ARM_NEON__
  •  ワークスペースのビルド
    • $ cd ~/catkin_ws
    • Intel CPUの場合。WSL+Ubuntu環境ではビルドに約6分、デュアルブートなどのネイティブなUbuntu環境では約3分だった。WSLは便利だが遅い。
      • $ catkin build -j $(nproc) -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
    • Raspberry Pi4の場合。私の環境では約17分かかった。
      • $ catkin build -j $(nproc) -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DARM_CROSS_COMPILATION=ON
• 設定
  • このワークショップに使う以下の設定を以下のコマンドにより、エディタgeditで.bashrcファイルを開き、末尾にコピペする。geditが起動しない場合は、この記事の一番下のエラー処理を参照すること。なお、環境により違うので注意して欲しい。
    • $ gedit  ~/.bashrc
    • WSL2のUbuntu18.04環境

export DISPLAY=$(grep -m 1 nameserver /etc/resolv.conf | awk '{print $2}'):0.0
export LIBGL_ALWAYS_INDIRECT=""
export GAZEBO_IP=127.0.0.1
export LASER=rplidar
export NUM_ROBOTS=1
export RVIZ=true

source /opt/ros/melodic/setup.bash
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash

• • • ネイティブUbuntu18.04環境

export GAZEBO_IP=127.0.0.1
export LASER=rplidar
export NUM_ROBOTS=1
export RVIZ=true

source /opt/ros/melodic/setup.bash
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash

• 以下のコマンドを実行して設定を反映させる。
  • $  source ~/.bashrc
• 実行
  • 端末を開き、以下のコマンドを実行してシミュレータGazebo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。エラーが出てGazeboが起動しなかったり、画面が真っ暗な場合は一番下のエラー処理を参照する。
    • $ roslaunch ca_gazebo create_empty_world.launch
  • 端末をもう一つ開き、以下のコマンドを実行してGazebo上のルンバを遠隔制御する。ルンバが無事動いたら成功。お疲れ様！
    • $ roslaunch ca_tools keyboard_teleop.launch
    • 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%)
        

• エラー処理
  • geditが立ち上がらない場合
    • まず、以下のページに説明があるXサーバーを起動しているか確認する。記事に書いているように毎回設定するのは大変なのでconfig.xlaunchファイルをデスクトップに保存し、それをダブルクリックすると少し幸せになれる。なお、WSL2にはXサーバーが含まれていないので毎回起動する必要がある。
      • WSL2：Ubuntu18.04のインストール
  • rvizを起動するとsegmentation faultというエラーが出て起動しません。
    • ~/.bashrcに以下の１行を追加してください。
      • export GAZEBO_IP=127.0.0.1
  • Gazeboを起動するとsegmentation faultというエラーが出て起動しません。
    • ~/.bashrcに以下の１行を追加してください。
      • export LIBGL_ALWAYS_INDIRECT=""
  • Gazeboを起動すると以下のエラーで画面が真っ暗らなままです。
    [Err] [REST.cc:205] Error in REST request
    libcurl: (51) SSL: no alternative certificate subject name matches target host name ‘api.ignitionfuel.org’
    • ~/.ignition/fuel/config.yamlを次のように変更してください。
      • 変更前：url: https://api.ignitionfuel.org
      • 変更後：url: https://api.ignitionrobotics.org

終わり