kuams🐧

KUAMS (Kansai University Autonomous Measurement System) ROS 2パッケージ

目次

• 概要
• ハードウェア & 開発環境
• パッケージ構成
• インストール方法
• 使用方法

概要

ROS 2とNavigation2を用いてナビゲーションを行うためのパッケージを提供します。 実機には関西大学 計測システム研究室が制作するKUAMSを使用します。

ハードウェア & 開発環境

• ハードウェア

  • WHILL Model CR
    • 製品ページ: https://whill.inc/jp/model-cr
  • Livox Mid-360:
    • 製品ページ: https://www.livoxtech.com/jp/mid-360

• 開発環境

  • Ubuntu Linux - Jammy Jellyfish (22.04)
  • ROS 2 Humble Hawksbill

パッケージ構成

• kuams : KUAMSのメタパッケージ
• kuams_bringup : KUAMS、各種センサの起動を行うためのlaunchファイルを提供するパッケージです。
• kuams_description : KUAMSの物理モデルやURDFモデル、Meshファイルを含むパッケージです。
• kuams_navigation : Nav2の起動を行うためのlaunchファイルを提供するパッケージです。
• kuams_slam : slam_toolboxを起動するためのlaunchファイルを提供するパッケージです。
• kuams_teleop : Joyコントローラを使用してKUAMS3を操作するためのコード、launchファイルを提供するパッケージです。

インストール方法

以下の手順に沿って各パッケージのインストールを行ってください

1. ROS 2 Humbleのセットアップ:
   こちらの手順に従って、ROS 2 Humbleをインストールしてください。

2. kuams のセットアップ:

   mkdir -p ~/kuams_ws/src
   cd ~/kuams_ws/src
   git clone https://github.com/kzm784/kuams.git
   cd ~/kuams_ws
   rosdep update && rosdep install --from-paths src --ignore-src -y
   colcon build

3. ros2_whill のセットアップ:

   sudo apt install ros-humble-xacro
   cd ~/kuams_ws/src
   git clone -b crystal-devel https://github.com/WHILL/ros2_whill_interfaces.git
   git clone https://github.com/kzm784/ros2_whill.git
   cd ~/kuams_ws
   rosdep update && rosdep install --from-paths src --ignore-src -y
   colcon build 

4. Livox SDK2 のセットアップ:

   git clone https://github.com/Livox-SDK/Livox-SDK2.git
   cd ~/Livox-SDK2/
   mkdir build
   cd build
   cmake .. && make -j4
   sudo make install

5. livox_ros_driver2 のセットアップ:

   cd ~/kuams_ws/src
   git clone https://github.com/Livox-SDK/livox_ros_driver2.git
   mv livox_ros_driver2/package_ROS2.xml livox_ros_driver2/package.xml
   cd ~/kuams_ws
   colcon build --packages-select livox_ros_driver2 --cmake-args -DROS_EDITION="ROS2" -DHUMBLE_ROS="humble" --symlink-install

6. waypoint_manager のセットアップ:

   cd ~/kuams_ws/src
   git clone https://github.com/kzm784/waypoint_manager.git
   cd ~/kuams_ws
   rosdep update && rosdep install --from-paths src --ignore-src 
   colcon build

7. lidar_localization_ros2 のセットアップ:

   cd ~/kuams_ws/src
   git clone https://github.com/rsasaki0109/lidar_localization_ros2.git
   git clone https://github.com/rsasaki0109/ndt_omp_ros2.git
   cd ~/kuams_ws
   rosdep update && rosdep install --from-paths src --ignore-src 
   colcon build

使用方法

• KUAMSの起動:
  ⚠️ 注意: 初期セットアップ時にudevルールを編集し、USBデバイスのシンボリックリンクを作成してください。

  sudo mv ~/kuams_ws/src/kuams/docs/99-whill-serial.rules /etc/udev/rules.d/
  sudo udevadm control --reload

  WHILL Model CRとPCをシリアル接続し、以下のコマンドを実行して各種センサを含むkuamsの実機を起動します。

  cd kuams_ws
  source install/setup.bash
  ros2 launch kuams_bringup kuams.launch.py

• Joyコントローラーを用いたKUAMSの操縦: JoyコントローラーとPCを接続した後、以下のコマンドを実行しKUAMSを操縦することができます。

  cd kuams_ws
  source install/setup.bash
  ros2 launch kuams_teleop kuams3_teleop.launch.py

  ボタンの割当、速度調節のパラメータはkuams_teleop/config/config_kuams_teleop.yamlを編集してください。

  kuams_teleop:
      ros__parameters:
          axis_linear_x: 1     # 前後方向の速度を操作するジョイスティック軸
          axis_angular: 0      # 回転速度を操作するジョイスティック軸
          axis_deadman: 5      # デッドマンスイッチのボタン番号
          scale_linear: 0.3    # 直線速度のスケール（最大速度）
          scale_angular: 0.9   # 回転速度のスケール（最大回転速度）

• Navigation2を用いたウェイポイントナビゲーション:
  ⚠️ 事前準備: ホームディレクトリに navigation_data ディレクトリを作成し、ウェイポイントナビゲーションに必要なデータをその中に準備してください。

  navigation_data/
      │
      ├── rinpukan/
      │       ├── rinpukan.pcd        # 3次元地図
      │       ├── rinpukan.pgm        # 2次元地図
      │       ├── rinpukan.yaml       # 2次元地図情報設定ファイル
      │       ├── rinpukan_wp.csv     # ウェイポイントデータ
      │       └── rinpukan_mc.csv     # 地図切り替え設定ファイル (オプション)
      │
      └── ... # 以降も同じ形式
  

  必要なデータを準備したら、以下のコマンドで環境変数を設定してください。

  echo 'export NAVIGATION_DATA_DIR=/home/$USER/navigation_data' >> ~/.bashrc
  echo 'export NAVIGATION_DATA_NAME=rinpukan' >> ~/.bashrc

  ウェイポイントナビゲーションで使用するデータを指定:
  以下のコマンドで環境変数 NAVIGATION_DATA_NAME 変更してください。

  # Nav2・waypoint_managerの起動前に各ターミナルで実行してください。
  export NAVIGATION_DATA_NAME=rinpukan

  ※ .bashrc を編集することでも使用するデータを指定することができます。
  その場合は .bashrc を編集後、ターミナルを開き直してください。

  Nav2の起動:
  KUAMSを起動後、以下のコマンドで Nav2 を起動します

  cd ~/kuams_ws
  source install/setup.bash
  ros2 launch kuams_navigation kuams_3d_navigation.launch.py

  waypoint_managerの起動:
  Nav2の起動後、以下のコマンドでwaypoint_managerを起動します

  cd ~/kuams_ws
  source install/setup.bash
  ros2 launch waypoint_manager waypoint_manager.launch.py