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Self Driving and ROS 2 - Learn by Doing! Map & Localization: 実機 (セクション11/11)

Hafnium

  • コースのセクション11では、シミュレーション環境から実際の自律走行ロボットを構築する方法を学びます。部品表（BOM）には、必要なコンポーネントやその購入リンクが含まれています。

  • Raspberry Piにおける複数のUSBデバイスの認識を一貫させるために、Linux Udevルールを設定します。また、ROS 2のドメインIDを設定して、同じネットワーク内での干渉を防ぎます。

  • 最後に、ROS 2を使って実際のロボットを起動し、SLAMまたはAMCLを利用して環境マッピングとローカライゼーションを行い、RVizでロボットの環境認識を可視化します。

ロボット開発の旅は、課題と成功で満ち溢れたエキサイティングな経験でした。シミュレーション環境でさまざまな機能を磨いた後、次の大きな一歩を踏み出す時が来ました。それは、実際の自律走行ロボットを作ることです。「Self Driving and ROS 2 - Learn by Doing! Map & Localization」コースのセクション11では、仮想モデルから、実際のROS 2を使用した自律走行ロボットの構築に移行します。

ステップ1：コンポーネントの準備

コースでは「Bumperbot」という名のロボットを組み立てる手順を説明しています。最初のステップは、必要なすべてのコンポーネントを集めることです。部品表（BOM）には、以下のような重要な部品が詳述されています：

  • エンコーダ付きDCモーターとホイール

  • キャスターホイール

  • RP Lidar A1

  • さまざまなサイズの真鍮スペーサー

この文書では、AliexpressやAmazonといったプラットフォームからこれらのコンポーネントを購入するためのリンクが提供されています。また、特定の部品を3DプリントするためのSTLファイルや、電子接続の回路図も含まれており、ロボットを実体化するために必要なすべてを手に入れることができます。

ステップ2：ROS 2ドライバの設定

コンポーネントが揃ったら、ROS 2ドライバの設定に進みます。これは、ライダーセンサーのドライバを設定し、ロボットが環境を認識し、安全にナビゲートできるようにすることを意味します。コースでは、ライダーセンサーがROS 2トピック上でレーザースキャンメッセージを公開できるようにするための、rplidar_rosパッケージなどの必要なROS 2パッケージのインストール方法を説明しています。これらのメッセージは、障害物回避や経路計画などの機能を実装するために不可欠です。

ステップ3：Linux Udevルールの設定

Raspberry Piで複数のUSBデバイス（Arduinoボードやライダーセンサーなど）を扱う場合、Linux Udevルールの設定が重要になります。Udevルールは、デバイスがどのUSBポートに接続されているかに関係なく、一貫して認識されるようにするためのものです。この安定性は、ロボットのシームレスな操作にとって不可欠です。

Udevルールを設定する方法は以下の通りです：

  1. デバイスの特定：`lsusb`などのコマンドを使用して、接続されたデバイスのベンダーIDとプロダクトIDを見つけます。

  2. Udevルールファイルの作成：`/etc/udev/rules.d`に移動して、`90-bumperbot.rules`のようなファイルを作成し、デバイスのIDを指定し、アクセス権限を設定します。

  3. 一意の名前の割り当て：各デバイスに一意の名前を割り当てるためにシンボリックリンクを使用し、ROS 2での簡単な識別と設定を可能にします。

ステップ4：ROS 2ドメインIDの設定

ROS 2におけるドメインIDは、同じネットワーク内で複数のロボットやシミュレーションを管理するための重要な概念です。これは異なるシステム間の干渉を防ぐために使用されます。

  • ドメインIDの設定：`.bashrc`ファイルを変更して、`ROS_DOMAIN_ID`環境変数をエクスポートします。この設定により、PCとRaspberry Piが指定されたドメイン内で通信し、シミュレーションや操作中の相互干渉を防ぎます。

ステップ5：実際のロボットの起動

すべての設定が整ったら、実際のロボットを起動します：

  1. ワークスペースのビルド：Raspberry Pi上で`colcon build`を使用してパッケージをコンパイルします。

  2. ロボットの起動：`ros2 launch`コマンドを使用して、ロボットの機能を起動し、SLAMまたはAMCLを用いてマッピングとローカライゼーションを行います。

  3. RVizでの可視化：RVizを利用して、ロボットの環境認識を可視化します。ロボットがナビゲートする際に、リアルタイムでの環境マップの更新を見ることができます。

結論

実際のロボットを構築することは、自律走行技術をマスターするための大きな節目となります。コースのセクション11で説明されている手順に従うことで、シミュレーションだけでなく、あなたの努力と学びの物理的な具現化を実現する機会があります。今すぐ構築するか、将来のプロジェクトのために観察して学ぶかは自由ですが、この経験はロボット工学とROS 2における貴重なスキルを提供します。実際のロボットを手に入れれば、革新と探求の可能性は無限大です。あなたはこの一歩を踏み出す準備はできていますか？さあ、始めましょう！

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