ロボットシステム学2016第12回

Fri Jan 6 21:41:02 JST 2017 (modified: Fri Nov 29 17:21:21 JST 2019)
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ロボットシステム学

第12回

上田隆一

2017年1月11日@千葉工業大学

課題1補足・雑感

元のコードを書いた人（この場合は私）の名前は残しておきましょう。
コピペが下手くそな人が
- レイアウトが崩れたり1行飛ばしになっている
- ちゃんとGitHubのforkやダウンロード機能を使いましょう
私にとっては仕事なので「お忙しいところ恐縮で・・・」とメールに書く必要はないっす。
これは課題なので、変に動画を凝るくらいならコードの方に工夫が欲しいところ。
- 何が求められているかはなかなか相手（私）からは聞き出せないので厄介だなとは思いますが・・・
調べ物した人はリファレンスも欲しいところ

本日の内容

通信・暗号（その2）
ROS（今回は紹介だけ）
Raspbian -> Ubuntu

暗号

通信において重要な役割
- 暗号化していないパケットの内容は簡単に覗ける
- インターネットのパケットはどこを通るか分からない
- 通販サイトで暗号化していないとどうなるか？
- ネットワークカメラで暗号化していないとどうなるか？
暗号化の方式
- ざっくり分類: 共通鍵暗号方式、公開鍵暗号方式

共通鍵暗号方式

基本的にはパスワードの延長線上にあるもの
データを鍵で暗号化し、同じ鍵で復号
送信者と受信者が同じ鍵を持つ
通信の時の問題: どうやって鍵を交換するか？
- 社会的には「別のメールでパスワードを送ります」等、本当にそれで良いのかいまいち謎な方法でごまかしている

公開鍵暗号方式

二つの鍵を使う
- 「公開鍵」と「秘密鍵」
公開鍵
- 暗号化に用いる。人に見せても良い
秘密鍵
- 複号に用いる。人に見せてはいけない
誰でもデータを暗号化できるが、復号できるのは秘密鍵の所有者のみ

セキュアシェル（SSH）

セキュアシェル（SSH）
- 遠隔の計算機と暗号通信をするためのプロトコル
- コマンドのssh(1) はセキュアシェルを使って遠隔の計算機と通信するためのもの
特に暗号化が必要のないところでも使うことになっている
- かつてはrshというものがあったが使わないことになっている

サーバへのssh接続

パスワードを使う場合
1. パスワードを送る前にサーバからクライアントへ公開鍵というものが送られる
2. クライアントは以下をサーバに送信
  - もらった公開鍵で通信用の共通鍵を暗号化したもの
  - パスワードを共通鍵で暗号化したもの
3. サーバは自身の秘密鍵でもらった共通鍵とパスワードを復元共通鍵で通信開始

SSHの鍵認証

パスワードの代わりに公開鍵を使う

方法

クライアント側（自分のノートPC等）で秘密鍵と公開鍵を作る（Windowsの場合はこちら）

$ mkdir .ssh
   $ chmod 700 .ssh/
   $ cd .ssh/
   $ ssh-keygen
   ###いろいろ聞かれるが基本returnで （一度はちゃんと読みましょう）###

自分の公開鍵をサーバ側（Raspberry Pi等）のauthorized_keysに登録

###サーバのIPアドレスにscp###
   $ scp ~/.ssh/id_rsa.pub pi\@192.168.?.?:~/
   $ ssh pi\@192.168.?.?
   $ cat id_rsa.pub >> .ssh/authorized_keys
   $ chmod 600 .ssh/authorized_keys

ROS: robot operating system

ロボットのソフトウェアコンポーネントを作って動作させるためのフレームワーク/ミドルウェア
- OSでは無い
発祥: 2000年代後半、Willow Garage社
BSDライセンス
Linux（Ubuntu）上での動作がデフォルト
サイト
- 公式ページ: http://www.ros.org/
- マニュアル等: http://wiki.ros.org/ja

どんなものか

本体: プロセス間通信をつかさどる
- プロセス同士をpublish-subscribeモデルやサービスでつなぐ
- XML-RPC等を利用
- 通信するデータに型
周辺
- ビルドシステム、パッケージ管理、テストツール、・・・

と書いてもよくわからんのでこちらで動かしてみます

デモ

カメラの画像をブラウザから見る

手順

ROS・ワークスペースのセットアップ（来週）

必要なパッケージのダウンロードとビルド

$ sudo apt install ros-kinetic-cv-camera
   $ sudo apt install ros-kinetic-cv-bridge
   $ cd ~/catkin_ws/src
   $ git clone git\@github.com:RobotWebTools/mjpeg_server.git
   $ cd ..
   $ catkin_make

見る

$ roscore &
   $ rosrun cv_camera cv_camera_node &
   $ rosrun mjpeg_server mjpeg_server
   ブラウザでhttp://<IPアドレス>:8080/stream?topic=/cv_camera/image_raw

さらに便利に使う

ROS化されているキラーコンテンツ
- slam_gmapping, ナビゲーションメタパッケージ
  - 地図生成（次のページにデモ）、位置推定、経路生成
- MoveIt!
  - 腕の動作計画腕先の位置を入力→関節角を計算（逆運動学）
- その他、様々なハード・ソフトがROS化

ROSを使ったSLAMの様子

ポイント: SLAMのコードは書いてない
- aptでSLAM（Gmapping）のコードが入る
- デッドレコニングのコードをちょっと書いただけ

ROSを使ったナビゲーションの様子

SLAMをした後のナビゲーション
- 自己位置推定、障害物回避、...
足回りもROSのパッケージ化

イメージファイルからの OSのセットアップ

13,14回はROSを使います
- OSをRaspbianからUbuntuに変えた方が良い
OSのイメージ
- https://wiki.ubuntu.com/ARM/RaspberryPi の ubuntu-16.04-preinstalled-server-armhf+raspi3.img.xz
  - これをmicroSDに流し込むと起動

方法

Linux環境

$ xzcat ubuntu-16.04-preinstalled-server-armhf+raspi3.img.xz
    | sudo dd bs=1MB of=/dev/（microSDカードのデバイスファイル）

$ xzcat ubuntu-16.04-preinstalled-server-armhf+raspi3.img.xz
    | sudo dd bs=1m of=/dev/（microSDカードのデバイスファイル）

Window
- 何かツールを使う（よくわからない）
- 仮想マシンを使う
- アダプタを使ってラズパイのUSBにmicroSDをさして操作

インストール後の作業1

カーネルをアップデートすると動かないというよろしくない状況なので、カーネルのアップデートを止める
- ```
$ echo linux-image-raspi2 hold | sudo dpkg --set-selections
   $ echo linux-headers-raspi2 hold | sudo dpkg --set-selections
```
「hold」になっていることを確認

$ dpkg --get-selections | grep hold
   linux-headers-raspi2                            hold
   linux-image-raspi2                              hold

インストール後の作業2

これをしておいた方が良さそう
```
sudo apt purge cloud-init
```
ROSのインストール
- 次のリポジトリにインストーラ
  - ryuichiueda/ros_setup_scripts_Ubuntu16.04_server
  - 中にあるシェルスクリプトを step0.bash, step1.bash, locale.ja.bash と実行すればOK

CIT自律ロボット研究室