심화편 소개

시뮬레이션에 활용될 로봇들

• kobuki = turtlebot
• Husky
• Summit XL

목적

1. ROS 기반의 Navigation Stack 학습
2. Navigation Stack으로 프로젝트 진행

필요한 파일 다운로드 받기

~/sim_ws/src에 programmers_turtlebot 파일 다운로드 받기
아래 명령어로 dependency 설치 후 build 해주기

ubuntu 20.04의 code name = focal
ubuntu 18.04의 code name = bionic

자신의 ubuntu 버전에 맞게 code name을 바꿔서 아래내용을 terminal에 쳐주자

rosdep install --from-paths src --ignore-src -r -y --os=ubuntu:bionic
catkin_make
roslaunch turtlebot_navigation_gazebo main.launch

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자율주행에 필요한 요소

• ROS기반의 Navigation stack을 구성해서 로봇이 특정 환경을 자율적으로 탐색하도록 만들기 위해서는

1. Mapping (로봇이 움직이며 lidar와 같은 센서로 주변환경을 지도로 얻는 과정)

roslaunch turtlebot_navigation_gazebo main.launch
roslaunch turtlebot_navigation_gazebo gmapping_demo.launch
roslaunch turtlebot_teleop keyboard_teleop.launch
roslaunch turtlebot_rviz_launchers view_mapping.launch

keyboard로 로봇을 움직이며 환경을 mapping 해보면 된다.

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2. Localization (지도 속에서 내가 어느 위치에 있는지, 어느 방향을 향하고 있는지 알아야 함)

roslaunch turtlebot_navigation_gazebo main.launch
roslaunch turtlebot_navigation_gazebo amcl_demo.launch
roslaunch turtlebot_rviz_launchers view_localization.launch
roslaunch turtlebot_teleop keyboard_teleop.launch

녹색화살표 = localization 추정치

로봇을 움직이다 보면 laser scan (red)와 map이 어느정도 일치하는 것을 확인할 수 있다.

3. Path planning (경로 계획)

rviz 상에서

• 2D Pose Estimate : 로봇의 위치와 방향을 지정해줄 수 있음
• 2D Nav Goal : 로봇의 목표위치 지정 (로봇을 목표위치로 보내줄 수 있음)

roslaunch turtlebot_navigation_gazebo main.launch
roslaunch turtlebot_navigation_gazebo move_base_demo.launch
roslaunch turtlebot_rviz_launchers view_planning.launch

4. Obstacle Avoidance

roslaunch turtlebot_navigation_gazebo main.launch
roslaunch turtlebot_navigation_gazebo move_base_demo.launch
roslaunch turtlebot_rviz_launchers view_navigation.launch

민트색 cost map과 로봇 주위에 local cost map이 생성된 것을 확인할 수 있다.

cd ~/turtlebot_navigation/urdf
rosrun gazebo_ros spawn_model -file object.urdf -urdf -x 0 -y 0 -z 1 -model my_object

장애물을 spawn하고 로봇을 근처로 이동해보면 장애물을 감지하는 것을 확인할 수 있다
rviz상에서 장애물을 넘어가도록 2D Nav Goal을 설정해주면 장애물을 피해서 가는 것을 확인할 수 있다.
갑자기 object를 앞에 두어도 로봇이 잘 피해가는 것을 확인할 수 있다.

소소한 TIP
roslaunch를 실행하다보면 계속 다른 terminal을 켜야하는 경우가 생긴다.
이때는 terminator를 이용하면 편하다

sudo apt-get install terminator
ctrl + shift + O (가로분할) or 한영키 옆 menu + O
ctrl + shift + E (세로분할) or 한영키 옆 menu + E
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Navigation Stack

• 사용하려는 로봇을 올바르게 구성하고 정의하는 것이 중요
• 로봇의 구성 및 정의 : URDF 파일

하드웨어 요구사항

• kinematics
  - Differential drive
  • Holonomic Drive (Omnidirectional Drive)
  • Skid steer Drive
  • Ackermann Drive
• Velocity control
  - x, y (linear)
  • z (angualr)
• Sensor
  - LiDAR, Camera ...
• Mobile Robot Shape
  - square, circular ...
  

Navigation Stack Setup

실습

목표

• Navigation Stack 구성 요소를 시뮬레이션 환경에서 확인해보기

Mission

• Kobuki와 Navigation 관련 Launch file 실행
• Navigation stack에 필요한 Topic 체크

roslaunch turtlebot_navigation_gazebo main.launch
roslaunch turtlebot_navigation_gazebo move_base_demo.launch
rqt_graph
rostopic list
rosmsg show nav_msgs/Odometry

move_base 노드

• move_base 노드와 연결되는 패키지들

  global-planner
  local planner
  rotate-recovery
  clear-costmap-recovery
  costmap-2D

• move_base 노드와 연결되는 외부 패키지들

  map-server
  AMCL
  gmapping, slam-karto 등