ROS 2のシミュレータでRaspicatを動かそう！

概要

Dockerを使用し、Raspicatのシミュレータを起動、シミュレータ上でSLAM・ナビゲーションを行う方法を説明します。予めノートPCのセットアップを完了してからこちらに進んでください。

実機のRaspicatを動かす前にシミュレータで遊んで、ROS 2のSLAMやNavigationの感覚を身につけることで、事故が少なくなったり、作業効率が上がったりする効果があります。（根拠なし）

シミュレータのセットアップ

使用するパッケージ

CIT-Autonomous-Robot-Lab/raspicat-sim-docker

Dockerのインストール（済んでいる人は飛ばしてください）

自分のPCにNvidia製のGPUが搭載されている場合は
GPUありの方を実行してください。

GPUありGPUなし

sudo apt install docker.io
sudo gpasswd -a $USER docker
sudo apt install nvidia-container-runtime
curl -s -L https://nvidia.github.io/nvidia-container-runtime/gpgkey |   sudo apt-key add -
distribution=$(. /etc/os-release;echo $ID$VERSION_ID)
curl -s -L https://nvidia.github.io/nvidia-container-runtime/$distribution/nvidia-container-runtime.list |   sudo tee /etc/apt/sources.list.d/nvidia-container-runtime.list
sudo apt update
sudo apt install nvidia-container-runtime
service docker restart
sudo reboot

sudo apt install docker.io
sudo gpasswd -a $USER docker
sudo reboot

Docker Imageの作成

GPUありGPUなし

git clone https://github.com/CIT-Autonomous-Robot-Lab/raspicat-sim-docker
cd raspicat-sim-docker/ros2-gpu
docker build --build-arg USERNAME=$USER -t raspicat-sim:humble -f Dockerfile .

git clone https://github.com/CIT-Autonomous-Robot-Lab/raspicat-sim-docker
cd raspicat-sim-docker/ros2-cpu
docker build --build-arg USERNAME=$USER -t raspicat-sim:humble -f Dockerfile .

GUIを使用するためにXサーバへのアクセス許可

xhost +local:docker

コンテナの立ち上げ

GPUありGPUなし

docker run --rm -it \
          -u $(id -u):$(id -g) \
          --gpus all \
          --privileged \
          --net=host \
          --ipc=host \
          --env="DISPLAY=$DISPLAY" \
          --mount type=bind,source=/dev,target=/dev \
          --mount type=bind,source=/home/$USER/.ssh,target=/home/$USER/.ssh \
          --mount type=bind,source=/home/$USER/.gitconfig,target=/home/$USER/.gitconfig \
          --mount type=bind,source=/usr/share/zoneinfo/Asia/Tokyo,target=/etc/localtime \
          --name raspicat-sim \
          raspicat-sim:humble

docker run --rm -it \
          -u $(id -u):$(id -g) \
          --privileged \
          --net=host \
          --ipc=host \
          --env="DISPLAY=$DISPLAY" \
          --mount type=bind,source=/dev,target=/dev \
          --mount type=bind,source=/home/$USER/.ssh,target=/home/$USER/.ssh \
          --mount type=bind,source=/home/$USER/.gitconfig,target=/home/$USER/.gitconfig \
          --mount type=bind,source=/usr/share/zoneinfo/Asia/Tokyo,target=/etc/localtime \
          --name raspicat-sim \
          raspicat-sim:humble

ターミナルの追加

別のターミナルを開き以下を実行

docker exec -it raspicat-sim bash 
# ターミナルの抜け方 
# exit

シミュレータでROS 2のナビゲーションを学ぶ

まずは単純にシミュレータのロボットをコントローラを使用して
動かしてみましょう！
速度指令値を与えることで、ロボットはその速度通りに動きます。

コマンドは、それぞれ別のターミナルで実行します。 ターミナルの追加を参照してください。

Raspicatをシミュレータで動かすだけ

キーボード操作ジョイスティックコントローラ操作

ros2 launch raspicat_gazebo raspicat_with_iscas_museum.launch.py
ros2 service call /motor_power std_srvs/SetBool '{data: true}'
ros2 launch raspicat_bringup teleop.launch.py teleop:=key

ros2 launch raspicat_gazebo raspicat_with_iscas_museum.launch.py
ros2 service call /motor_power std_srvs/SetBool '{data: true}'
ros2 launch raspicat_bringup teleop.launch.py teleop:=joy

SLAM（slam-toolbox）

ロボットが動かせるようになったらマッピングを行います。マッピングは、ロボットが自律移動を行うために必要なデータを記した環境地図を作成することです。今回を含む多くの場合で、障害物の配置（LiDARの点群のデータ）を記録します。

キーボード操作ジョイスティックコントローラ操作

ros2 launch raspicat_gazebo raspicat_with_iscas_museum.launch.py
ros2 service call /motor_power std_srvs/SetBool '{data: true}'
ros2 launch raspicat_bringup teleop.launch.py teleop:=key
ros2 launch raspicat_slam raspicat_slam_toolbox.launch.py

ros2 launch raspicat_gazebo raspicat_with_iscas_museum.launch.py
ros2 service call /motor_power std_srvs/SetBool '{data: true}'
ros2 launch raspicat_bringup teleop.launch.py teleop:=joy
ros2 launch raspicat_slam raspicat_slam_toolbox.launch.py

マップができたらターミナルを追加し以下のコマンドで地図を保存

ros2 run nav2_map_server map_saver_cli -f ~/map

保存した地図を確認してみましょう！（きれいな地図ができたかな？）

eog $HOME/map.pgm

マッピングして、手に入れた地図を使用して
ロボットの自律移動をやってみましょう！

Navigation（Nav 2）

ロボットが動かなくなったときは2行目を繰り返し実行

ros2 launch raspicat_gazebo raspicat_with_iscas_museum.launch.py
ros2 service call /motor_power std_srvs/SetBool '{data: true}'
ros2 launch raspicat_navigation raspicat_nav2.launch.py map:=$HOME/map.yaml use_sim_time:=true

B3への課題

指定された経路通りにロボットを走行させましょう！
Gazeboを録画したものを、slackに貼り付けてください
ロボットの動かし方がわかったら、マッピングをしましょう！
保存した地図であるmap.pgmをslackに貼り付けてください
作成した地図を使用して、ロボットのナビゲーションを行いましょう！
1と同様に指定された経路通りにロボットを走行させましょう！
GazeboとRVizの両方を同時に録画したものをslackに貼り付けてください

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