ロボットシステム学2016第13回

Mon Jan 16 19:24:06 JST 2017 (modified: Fri Nov 29 17:15:49 JST 2019)
views: 1092, keywords:

ロボットシステム学

第13回

上田隆一

2017年1月18日@千葉工業大学

本日の内容

ROS
- ROSのインストールが終わった状態からスタート
- 講義で扱うのはとりあえず触ってみる程度
  - 講義を通じて得たLinuxの知識があれば十分独学が可能

動作確認

$ roscore
- ROSのバックにいるプログラムが立ち上がる
- Ctrl+cで出る

$ roscore
   （略）
   started roslaunch server http://localhost:39310/
   ros_comm version 1.12.6

   SUMMARY
   ========

   PARAMETERS
   * /rosdistro: kinetic
   * /rosversion: 1.12.6

   NODES

   auto-starting new master
   process[master]: started with pid [1439]
   ROS_MASTER_URI=http://localhost:11311/

   setting /run_id to b749a100-d0dc-11e5-a506-b827eb17cb96
   process[rosout-1]: started with pid [1452]
   started core service [/rosout]

ROSのノード

プログラムのプロセス一つ一つが「ノード」と呼ばれる
ノードの例
- cv_cameraとmjpeg_serverを立ち上げる（roscoreは立ち上げておく）
- ```
$ rosrun cv_camera cv_camera_node 
   $ rosrun mjpeg_server mjpeg_server 
```
- ノードの確認
```
$ rosnode list
   /cv_camera
   /mjpeg_server
   /rosout
```
- ディレクトリのように管理されている

トピック・メッセージ

今度はrostopic listと打ってみる
データをやり取りする口（トピック）が表示される

$ rostopic list
   /cv_camera/camera_info
   /cv_camera/image_raw
   /rosout
   /rosout_agg

トピックからデータを取り出す（先週もやりました）
```
$ rostopic echo /cv_camera/image_raw
```
- このデータは「メッセージ」と呼ばれる

パブリッシャ・サブスクライバ

各ノードがトピックを通じてメッセージを融通することで全体として仕事を行う
mjpeg_serverは/cv_camera/image_rawからカメラ画像を取得して、ブラウザに画像を配信
データを出す側がパブリッシャ
データを受け取る側がサブスクライバ
この構造でサブスクライバ側の柔軟な組み換えが可能に
- ブラウザに配信するノード、顔検出をするノード、mp4に変換するノード・・・

ROSプログラミングの準備

パブリッシャ、サブスクライバを作ってみましょう
その前に・・・
「ワークスペース」（作業場）を作る

$ cd
   $ mkdir -p catkin_ws/src
   $ cd ~/catkin_ws/src
   $ catkin_init_workspace 
   Creating symlink "/home/ubuntu/catkin_ws/src/CMakeLists.txt" pointing to "/opt/ros/kinetic/share/catkin/cmake/toplevel.cmake"
   $ ls
   CMakeLists.txt

.bashrcの末尾に以下を記述

source /opt/ros/kinetic/setup.bash #これは元からある
   source ~/catkin_ws/devel/setup.bash #ここから3行追加
   export ROS_MASTER_URI=http://localhost:11311
   export ROS_HOSTNAME=localhost

環境のビルド

$ cd ~/catkin_ws
   $ catkin_make
   $ source ~/.bashrc

確認
- ROS_PACKAGE_PATHにcatkin_ws/srcがセットされているはず

$ echo $ROS_PACKAGE_PATH
   /home/ubuntu/catkin_ws/src:/opt/ros/kinetic/share

パッケージを作る

パッケージ: いくつかのノードを含んだ一単位
パッケージの生成
- catkin_create_pkg <作るパッケージの名前> [使用するライブラリ...]
- rospy: Pythonでノードを作るときに使用
- パッケージを作ったら下にscriptsというディレクトリを作成
  - ここにノードとなるプログラムを置く

$ cd ~/catkin_ws/src
   $ catkin_create_pkg mypkg rospy
    Created file mypkg/package.xml
    Created file mypkg/CMakeLists.txt
    Created folder mypkg/src
    Successfully created files in /home/ubuntu/catkin_ws/src/mypkg. Please adjust the values in package.xml.
   $ cd mypkg/
   $ mkdir scripts
   $ cd scripts/

パブリッシャを作る

次のようなプログラム（count.py）を書いてみましょう
ノード名が「count」、パブリッシャが「count_up」
rospy.Publisherを作って定期的にデータを投げる
- count_upというトピックに、型はInt32で（バッファとなるキューのサイズは1）

#!/usr/bin/env python
   import rospy
   from std_msgs.msg import Int32

   if __name__ == '__main__': 
       rospy.init_node('count')
       pub = rospy.Publisher('count_up', Int32, queue_size=1)
       rate = rospy.Rate(10)
       n = 0
       while not rospy.is_shutdown():
           n += 1
           pub.publish(n)
           rate.sleep()

ノードの実行

$ rosrun mypkg count.py

rosnode listとrostopic listでノードとトピックの確認を
次にrostopic echoでcount_upからデータを取り出してみましょう

$ rostopic echo /count_up 
   data: 1430
   ---
   data: 1431
   ---
   data: 1432
   ---
   data: 1433
   ...

サブスクライバを作る

次のようなtwice.pyを作る
rospy.Subscriberを使う
- count_upという名前のトピックを購読する
- 型はInt32
- データを受け取ったときにcbという関数で処理
  - コールバック関数

#!/usr/bin/env python
   import rospy
   from std_msgs.msg import Int32

   def cb(message):
       rospy.loginfo(message.data*2)

   if __name__ == '__main__': 
       rospy.init_node('twice')
       sub = rospy.Subscriber('count_up', Int32, cb) 
       rospy.spin()

twice.pyの実行

roscore、rosrun mypkg count.pyを事前に実行しておく
二倍になった数字が端末上に表示される
- 非同期なので欠ける可能性があることに注意
- 途中で切ってまた立ち上げても再開

$ rosrun mypkg twice.py 
   [INFO] [1484659840.762425]: 4
   [INFO] [1484659840.862150]: 6
   [INFO] [1484659840.961791]: 8
   [INFO] [1484659841.062162]: 10
   ...

パブリッシャとサブスクライバの同居

twice.pyにパブリッシャを追加

#!/usr/bin/env python
   import rospy
   from std_msgs.msg import Int32

   n = 0

   def cb(message):
       global n
       n = message.data*2

   if __name__ == '__main__': 
       rospy.init_node('twice')
       sub = rospy.Subscriber('count_up', Int32, cb) 
       pub = rospy.Publisher('twice', Int32, queue_size=1) 
       rate = rospy.Rate(10)
       while not rospy.is_shutdown():
           pub.publish(n)
           rate.sleep()

実行

ノードを立ち上げてrostopic echo /twiceでトピックとしてデータを得る

$ rostopic echo /twice
   data: 1050
   ---
   data: 1052
   ---
   data: 1054
   ---
   data: 1056
   ...

その他

package.xml
- パッケージの情報が書かれる
- メンテナの名前、ライセンス、他のパッケージの依存関係等、配布に必要な情報
CMakeLists.txt
- ビルド情報
- 自分で型を作る、C++でノードを作る等、講義の内容より複雑なことをするときには手を入れる必要がある
参考: 小倉: ROSではじめるロボットプログラミング, 工学社, 2015.

課題

ROSで何か作る
あとは課題1と同じ提出方法で
- GitHubにパッケージを置く
- YouTube等に実行例
- メールで連絡（件名: 課題2 <学籍番号> <氏名>）
締め切り2/8
満点20点+α
- 体裁を整えて今日の内容を置いてくれたら15点。一捻りあれば満点に近づくということで

CIT自律ロボット研究室

ロボットシステム学2016第13回

ロボットシステム学

第13回

本日の内容

動作確認

ROSのノード

トピック・メッセージ

パブリッシャ・ サブスクライバ

ROSプログラミングの準備

パッケージを作る

パブリッシャを作る

ノードの実行

サブスクライバを作る

twice.pyの実行

パブリッシャと サブスクライバの同居

実行

その他

課題

パブリッシャ・サブスクライバ

パブリッシャとサブスクライバの同居