[자율주행] RVIZ 기반 Odometry 활용

1. Odometry 소개

• Odometer: 차량이나 로봇이 주행하며 이동한 거리를 측정하는 기기
• Odometry: Odometer의 측정값으로 움직이는 사물의 위치를 측정하는 방법
• 자동차는 바퀴의 회전수로 이동 거리를 계산한다.
• 자동차의 회전
  • 자동차가 회전할 때 앞바퀴가 꺾이는 각도는 다르다. 자동차가 제자리를 맴돌 때 두 바퀴가 그리는 원을 상상해보자. 회전 방향의 안쪽 바퀴가 바깥쪽 바퀴보다 작은 원을 그려야 하기 때문에 안쪽 바퀴가 바깥쪽 바퀴보다 많이 꺾여야 한다. 아래 그림의 왼쪽처럼 두 뒷바퀴를 연결한 평행선에 각 앞바퀴의 수직선이 한 점에서 만나야 한다.
  • Ackermann Steering
    계산식 없이 아래 그림의 오른쪽처럼 설계하면 앞바퀴가 왼쪽처럼 동심원을 그리는 서로 다른 각도로 꺾이게 된다.
    

• 자동차의 위치 정보
  • 현재 위치: 두 뒷바퀴의 중점($x, y$) + 각도($\theta$)
  • 이동 속도: 선속도($v$) + 각속도($w$)
  • 조향각($\delta$)

2. Odometry 정보 Publish

• Odometry 토픽: '/odom'
• 메시지 타입: 'nav_msgs/Odometry'

  $ rosmsg show nav_msgs/Odometry

  
  • Pose: 포지션 관련
    • Point position: 뒷바퀴 중점의 $x, y, z$ 좌표
    • Quaternion orientation: 자세 정보로, 'roll, yaw, pitch'와 비슷한 개념
  • Twist: 속도 관련
    • linear: 선속도 $v$
    • angular: 각속도 $w$
• '/odom' 토픽 발행
  • 예제 코드
  • X축, Y축, 이동 속도 벡터 계산
    $\delta_x = V_x \cdot cos\theta - V_y \cdot sin\theta \\ \delta_y = V_x \cdot sin\theta - V_y \cdot cos\theta$
  • Pitch, Yaw, Roll 오일러 값에서 쿼터니언 값을 계산
    
  • 실행, 확인

    $ roscore
    $ rosrun ex_urdf odom_publisher_ex.py
    $ rostopic list
    $ rostopic info odom
    $ rqt_graph
    # rosmsg show nav_msgs/Odometry
    $ rostopic echo odom

    
    
    
    

3. RVIZ 가상 공간에서 3D 자동차 주행시키기

강의에서 설명한 3.3.의 odom 노드 코드에 오류가 있어 보여 다른 구조로 수정하였다.

• 전체 흐름
  ① driver 노드가 xycar_motor 토픽을 발행
  ② converter 코드가 xycar_motor 토픽을 받아 JointState 포맷으로 변환하여 joint_states 토픽을 발행
  ③ odom 코드가 joint_states 토픽을 받아 몇 가지 수학 계산 후 odom 토픽을 발행
  ④ RVIZ 가상 공간에서 3D 자동차가 8자로 주행한다.
  
  

📙강의 - (주)자이트론 대표이사 허성민