つくばチャレンジシンポジウム2016 - ROSの仕組みとつくばチャレンジにおけるその活用

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1. ROSの仕組みと つくばチャレンジにおけるその 活用 千葉工業大学 ロボット設計制御研究室 ◦夏迫 和也, 井上 裕文, 霜村 瞭, 寺戸 翔太朗, 林原靖男
2. ROSとは • ロボット開発のための分散ソフトウェア フレームワーク – Stanford大AI Labによって2007年に開発 – 2013/2からOSRFが開発 • 各機能はプロセスとして独立 • 機能毎が疎に結合している
3. ROSとは • 提供される三本柱 – ビルドシステム • catkin, rosdep, rospack – 通信ライブラリ • Topic, Service, Parameter – コミュニティ • ROS Wiki, Github • この上にそれぞれ開発されたパッケージ – Tf, Navigation Stack, and more...
4. ROSとは • ロボット開発のための分散ソフトウェア フレームワーク – Stanford大AI Labによって2007年に開発 – 2013/2からOSRFが開発 • 各機能はプロセスとして独立 • 機能毎が疎に結合している
5. 事例紹介 • DARPA Robitcs Challenge – 参加23チーム中nチームが使用 – 例) 東京大学 JSK •
6. ROSの仕組み（通信） Master (roscore) hokuyo_node viewer geometry_msgs/LaserScan型 の”scan”トピックを配信す る geometry_msgs/LaserScan型 の”scan”トピックを購読す る
7. ROSの仕組み（通信） Master (roscore) hokuyo_node viewer geometry_msgs/LaserScan型 の”scan”トピックを配信す る geometry_msgs/LaserScan型 の”scan”トピックを購読す る advertise(“scan”) “scan”という名前のトピックを masterに登録する
8. ROSの仕組み（通信） Master (roscore) hokuyo_node viewer geometry_msgs/LaserScan型 の”scan”トピックを配信す る geometry_msgs/LaserScan型 の”scan”トピックを購読す る Topic: “scan”
9. ROSの仕組み（通信） Master (roscore) hokuyo_node viewer geometry_msgs/LaserScan型 の”scan”トピックを配信す る geometry_msgs/LaserScan型 の”scan”トピックを購読す る Topic: “scan” subscribe(“scan”) “scan”という名前のトピックを 購読することをmasterに通知す
10. ROSの仕組み（通信） Master (roscore) hokuyo_node viewer geometry_msgs/LaserScan型 の”scan”トピックを配信す る geometry_msgs/LaserScan型 の”scan”トピックを購読す る Topic: “scan” scanトピックが TCPで流れる
11. デバッグと可視化ツール • デバッグや可視化も疎結合の恩恵を受ける – トピックを購読してデバッグ・可視化 • rosbag – 配信されるトピックをすべて記録する – あとから再生して可視化できる • 可視化ツール – Rviz – なんでも可視化ツール – rqt_plot – トピックを時系列にグラフにプロットする – And more...
12. Navigation stack • ROSのNavigationスタック – Adaptive Monte Calro Localization(amcl) – move_base • ダイクストラ法による大域的経路計画 (base_global_planner) • Dynamic Window Approachによる局所的経路計画 (base_local_planner) • グローバル及びローカルな障害物マップ(cosmap_2d) • スタックからの復帰(recovery_behavior) – Rao-Blackwellized Particle FilterによるGlid-based Fast SLAM (gmapping)
13. ORNEにおけるROS • Navigationスタックを使用 • 本研究室で独自に実装した部分 – YPSpurとros_controlのブリッジ等 (icart_miniパッケージ) – Waypoint，一時停止地点の管理(fulanghua_w ayponints_nav) • センサ関連 – 2D LIDARからのデータ取得(hokuyo_node) – IMUからのデータ取得(cit_adis_imu)(独自)
14. ORNEにおけるROS
15. ROSを使っていてよかったこと • 問題が起こった時にデバッグしやすい (rosbag, 各種可視化ツール) • 事例 – 特定の位置で不自然な経路が生成される • ぱっと見では原因不明 – rosbagでの記録を走行後にrvizで解析すること で，占有格子地図における走行可能な領域が一 部専有されてしまっていたことが原因と判明
16. ROSを使っていてよかったこと • 研究のための実装が楽 • 事例 – 人物検出技術の開発 • 3D URGからのデータ取得を決まりきった フォーマットで取得できた • PCL(点群処理ライブラリ)などの 各種ライブラリ(OpenCVなども利用できる) が整備されている • 点群の処理や学習部分の開発に専念できた
17. ROSを使うのに気をつけなければ いけないこと • 仕組みを理解するのには時間がかかる • マシンスペックはなかなか必要 – Core i7, RAM 8GB以上必須 – 経路計画が止まるなどの問題が実際に発生した • 自ら実装しなきゃいけない部分が全てなくな るわけではない • 既存の機能ありきで考えるのは推奨されない
18. ORNEを動かすには https://github.com/open-rdc/orne_navigation/wiki