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テキスト
ROS+Gazeboではじめるロボットシミュレーション
akio
DISCLAIMER
この発表の内容は全て公開されている情報および発
表者(akio)の個人的な意見に基づくものです。発表者
の雇用者に一切の関係はありません。
発表内容には細心の注意を払っていますが、記載情
報のご利用により万一損害が生じても...
自己紹介
akio
@akio(GitHub)
ロボットのソフトウェアを開発する仕事をしてます
学生時代から物理シミュレータで遊ぶのが好きです
内容
Gazeboについて
ROSとの連携
すぐ試せるパッケージ
自分のモデルをつくってみよう
まとめ
Gazeboについて
Gazeboとは
!
公式サイトはhttp://gazebosim.org
オープンソース(Apacheライセンス)の3Dロボットシミュレータ
リアルタイム性を重視
OGREを利用した高品質なグラフィック
複数の物理エンジンを切り替えられる(O...
独断と偏見によるGazeboの歴史
Player時代
ROS時代
Standalone時代 👈今ここ
Player時代
2DロボットシミュレータPlayer/Stageの用途を補完す
る目的で始動
設定ファイルはXMLベースで記述
ライセンスはGPL
発表者もあまりよく知らない
ROS時代(2009 - 2011)
Willow Garageが開発支援
ROSとの連携を容易にする努力がなされる
PR2のシミュレータとして利用される
C++サポートの強化
コードベースはPlayer時代と同じ(GPL)
ROS Wikiに...
Standalone時代(2012 - 現在)
WillowGarageからスピンアウトしたOSRF(Open Source Robotics Foundation)
が主に開発
全面的な書き直しが行われ、バージョンもリセット
ライセンスもAp...
Gazeboのアーキテクチャ
SDF
gzserver
gzclient
(GUI)
プラグイン
モデル
Load
モデル
プラグイン プラグイン
Simulation World
メッセージ通信
制御処理など
向き不向き
元々の開発経緯から、センサー+シンプルな機構のロボットとは比較的相性
が良いです
しかし、物理シミュレーションエンジンのアルゴリズムの影響もあり多関節
ロボットや歩行ロボットなどでは苦しい場面が…
リアルタイム性重視なので、厳密な精...
まとめ
今後はStandalone版が主流です
向き不向きがあるので、用途と性能を考慮して使う
のが吉です
今後の改善次第で対応用途は広がるかも?
ROSとの連携
GazeboとROSとの連携機構の再整備
Standalone版では長らく公式なROSとの連携機構が
なかった
Standalone版1.3∼から対応し始め1.9でほぼ安定
ROSはHydroからこちらの仕組みに準拠
Groovyではあちこち不...
SDF
gzserver
gzclient
(GUI)
プラグイン
モデル
Load
プラグイン
Simulation World
メッセージ通信
制御処理など
連携システムのアーキテクチャ
URDF
変換
ROS controller
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モデルを制御したい場合
gazebo_pluginsにある既成プラグインを使う
Gazeboプラグインとして開発する
モデルに紐づいて、Gazebo APIを利用
roscppを使って他のROSノードと通信
ros-controlsのContr...
gazebo_pluginsのプラグイン
Camera
Multicamera
Depth Camera
Openni Kinect
GPU Laser
Laser
Block Laser
F3D (Force Feedback Ground ...
まとめ
しばらくはGazebo1.9 + ROS Hydroの組み合わせが安定だと思
われます
異なるバージョンを組み合わせると、追跡が難しいエラーが出
たりします
モデルを制御するなら将来的にはros-controls経由か?
ros-con...
すぐ試せるパッケージ
ROS Hydroでリリースされている
GazeboシミュレーションPKG
発表者調べなので、抜け/漏れなど多数あると思われます
Turtlebot2/Kobuki
Husky
Grizzly
youBot
Segbot
UR5/10
Hect...
テキスト
Turtlebot2/Kobukiインストール
$ apt-get install ros-hydro-turtlebot-simulator
実行
$ roslaunch turtlebot_gazebo turtlebot_emp...
テキスト
Husky
インストール
$ apt-get install ros-hydro-husky-simulator
実行
$ roslaunch husky_gazebo husky_empty_world.launch
テキスト
Grizzly
インストール
$ apt-get install ros-hydro-grizzly-simulator
実行
$ roslaunch grizzly_gazebo grizzly_empty_world.launch
テキスト
youBot
インストール
$ apt-get install ros-hydro-youbot-simulation
実行
$ roslaunch youbot_gazebo_robot youbot_dual_arm.launch
テキスト
Segbotインストール
$ apt-get install ros-hydro-segbot-simulator
実行
$ roslaunch segbot_gazebo segbot_test_world.launch
(別の端末...
テキスト
UR5/10(Universal Robots)
インストール
$ apt-get install ros-hydro-ur-gazebo
実行
(UR5)$ roslaunch ur_gazebo ur5.launch
(UR10)...
テキスト
Hector Quadrotor
インストール
$ apt-get install ros-hydro-hector-quadrotor-gazebo

実行
$ roslaunch hector_quadrotor_gazebo q...
まとめ
ROS Hydroならすぐ試せるシミュレータモデル多数
基本的に標準的なインターフェースに準拠しているの
で、他のROSフレームワーク(MoveIt!など)とも比較
的容易のはず
自分のモデルを作ってみよう
(サンプルコードで学ぶ編)
参考になる資料
公式のROS連携チュートリアル
http://gazebosim.org/wiki/Tutorials#ROS_Integration
上記チュートリアルのサンプルコード
https://github.com/ros-simul...
今回の例題
公式チュートリアル例
題を参考により簡略化
1軸回転関節を持つ
アーム先端にはカメラ
Xacro無しで書く
必要なパッケージ
ros-hydro-gazebo-ros-pkgs
ros-hydro-gazebo-ros-control
ros-hydro-ros-controllers
確認用
ros-hydro-image-view2
サンプルコード
sudo apt-get install git
Catkinのワークスペースを作って、srcディレクトリに
clone してください。
git clone https://github.com/akio/myrobot_dem...
ファイルの説明
myrobot_demo
myrobot_gazebo
package.xml  👈 普通
CMakeLists.txt 👈 普通
myrobot.launch 👈 全部入りLaunch
myrobot.urdf  👈 モデルの...
解説付きコードで説明
モデルを書く時の注意点
URDFからSDFへの変換プログラムや、Gazeboサーバーのエ
ラーや警告が発展途上。
結果、エラーが起きても原因不明ということがよくあります
場合によっては意図しない結果が出ていてもエラーにならな
いこともあります
...
まとめ
基本はURDFなので、Jointとリンクの繰り返しでロボットを組
み立てる
必要な部分に、Gazebo用の設定を追加するイメージ
Gazeboプラグイン、ROS Controllersプラグインともに豊富に準
備されているので、自分の使...
全体のまとめ
全体のまとめ
同じGazeboでも色々あるので、要注意
しばらくはGazebo1.9 + Hydroが安定
すぐに使えるロボットモデルの配布が始まっている
要領がわかれば、自分でロボットモデルや新しいプ
ラグインを開発できる
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第1回ROS勉強会発表資料 ROS+Gazeboではじめるロボットシミュレーション

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第1回ROS勉強会で発表した時のスライドです。

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第1回ROS勉強会発表資料 ROS+Gazeboではじめるロボットシミュレーション

  1. 1. テキスト ROS+Gazeboではじめるロボットシミュレーション akio
  2. 2. DISCLAIMER この発表の内容は全て公開されている情報および発 表者(akio)の個人的な意見に基づくものです。発表者 の雇用者に一切の関係はありません。 発表内容には細心の注意を払っていますが、記載情 報のご利用により万一損害が生じても、発表者は一 切の責任を負いません。
  3. 3. 自己紹介 akio @akio(GitHub) ロボットのソフトウェアを開発する仕事をしてます 学生時代から物理シミュレータで遊ぶのが好きです
  4. 4. 内容 Gazeboについて ROSとの連携 すぐ試せるパッケージ 自分のモデルをつくってみよう まとめ
  5. 5. Gazeboについて
  6. 6. Gazeboとは ! 公式サイトはhttp://gazebosim.org オープンソース(Apacheライセンス)の3Dロボットシミュレータ リアルタイム性を重視 OGREを利用した高品質なグラフィック 複数の物理エンジンを切り替えられる(ODE, Bullet, Simbody, DART) カメラ、レーザーレンジファインダなどのセンサーシミュレーション 独自のAPIを持つが、ROSとの連携も充実
  7. 7. 独断と偏見によるGazeboの歴史 Player時代 ROS時代 Standalone時代 👈今ここ
  8. 8. Player時代 2DロボットシミュレータPlayer/Stageの用途を補完す る目的で始動 設定ファイルはXMLベースで記述 ライセンスはGPL 発表者もあまりよく知らない
  9. 9. ROS時代(2009 - 2011) Willow Garageが開発支援 ROSとの連携を容易にする努力がなされる PR2のシミュレータとして利用される C++サポートの強化 コードベースはPlayer時代と同じ(GPL) ROS Wikiにはまだこの時代の記述が残っており、混乱しやすい
  10. 10. Standalone時代(2012 - 現在) WillowGarageからスピンアウトしたOSRF(Open Source Robotics Foundation) が主に開発 全面的な書き直しが行われ、バージョンもリセット ライセンスもApache Software License 2.0に 設定ファイルもSDF(Simulation Description Format)へ Protobufを利用した独自のメッセージ通信機構を持つ DARPA Robotics Challengeの予選の一つVRC(Virtual Robotics Challenge)用シ ミュレータに採用される
  11. 11. Gazeboのアーキテクチャ SDF gzserver gzclient (GUI) プラグイン モデル Load モデル プラグイン プラグイン Simulation World メッセージ通信 制御処理など
  12. 12. 向き不向き 元々の開発経緯から、センサー+シンプルな機構のロボットとは比較的相性 が良いです しかし、物理シミュレーションエンジンのアルゴリズムの影響もあり多関節 ロボットや歩行ロボットなどでは苦しい場面が… リアルタイム性重視なので、厳密な精度を期待しないで使うのが良い v1.9を使っていても動作が不安定な時がある。締め切りに追われている時に は向かないかもしれない 今後(v2.2∼)、物理シミュレーションエンジンの選択肢が広がるので、改善 の希望はあります
  13. 13. まとめ 今後はStandalone版が主流です 向き不向きがあるので、用途と性能を考慮して使う のが吉です 今後の改善次第で対応用途は広がるかも?
  14. 14. ROSとの連携
  15. 15. GazeboとROSとの連携機構の再整備 Standalone版では長らく公式なROSとの連携機構が なかった Standalone版1.3∼から対応し始め1.9でほぼ安定 ROSはHydroからこちらの仕組みに準拠 Groovyではあちこち不整合が出ます
  16. 16. SDF gzserver gzclient (GUI) プラグイン モデル Load プラグイン Simulation World メッセージ通信 制御処理など 連携システムのアーキテクチャ URDF 変換 ROS controller manager roscpp ROSノード ROSノード Controller プラグイン モデル Controller プラグイン roscpp roscpp ROS メッセージ等
  17. 17. モデルを制御したい場合 gazebo_pluginsにある既成プラグインを使う Gazeboプラグインとして開発する モデルに紐づいて、Gazebo APIを利用 roscppを使って他のROSノードと通信 ros-controlsのControllerManagerに対応したControllerプラグインとして開発する ros-controlsはPR2のリアルタイム制御レイヤーの一般化版 実機用制御プログラムと、Controllerを共有できる
  18. 18. gazebo_pluginsのプラグイン Camera Multicamera Depth Camera Openni Kinect GPU Laser Laser Block Laser F3D (Force Feedback Ground Truth) Force IMU Joint Pose Trajectory P3D (3D Position Interface for Ground Truth) Projector Prosilica Camera Bumper Differential Drive Skid Steering Drive Video Plugin Planar Move Plugin
  19. 19. まとめ しばらくはGazebo1.9 + ROS Hydroの組み合わせが安定だと思 われます 異なるバージョンを組み合わせると、追跡が難しいエラーが出 たりします モデルを制御するなら将来的にはros-controls経由か? ros-controls自体はまだ成熟しきっていない 今は使い分けが必要
  20. 20. すぐ試せるパッケージ
  21. 21. ROS Hydroでリリースされている GazeboシミュレーションPKG 発表者調べなので、抜け/漏れなど多数あると思われます Turtlebot2/Kobuki Husky Grizzly youBot Segbot UR5/10 Hector Quadcoptor
  22. 22. テキスト Turtlebot2/Kobukiインストール $ apt-get install ros-hydro-turtlebot-simulator 実行 $ roslaunch turtlebot_gazebo turtlebot_empty_world.launch !
  23. 23. テキスト Husky インストール $ apt-get install ros-hydro-husky-simulator 実行 $ roslaunch husky_gazebo husky_empty_world.launch
  24. 24. テキスト Grizzly インストール $ apt-get install ros-hydro-grizzly-simulator 実行 $ roslaunch grizzly_gazebo grizzly_empty_world.launch
  25. 25. テキスト youBot インストール $ apt-get install ros-hydro-youbot-simulation 実行 $ roslaunch youbot_gazebo_robot youbot_dual_arm.launch
  26. 26. テキスト Segbotインストール $ apt-get install ros-hydro-segbot-simulator 実行 $ roslaunch segbot_gazebo segbot_test_world.launch (別の端末)$ roslaunch segbot_gazebo segbot_mobile_base.launch
  27. 27. テキスト UR5/10(Universal Robots) インストール $ apt-get install ros-hydro-ur-gazebo 実行 (UR5)$ roslaunch ur_gazebo ur5.launch (UR10)$ roslaunch ur_gazebo ur10.launch アームだけなので、好きな台車にくっつけよう
  28. 28. テキスト Hector Quadrotor インストール $ apt-get install ros-hydro-hector-quadrotor-gazebo 実行 $ roslaunch hector_quadrotor_gazebo quadrotor_empty_world.launch
  29. 29. まとめ ROS Hydroならすぐ試せるシミュレータモデル多数 基本的に標準的なインターフェースに準拠しているの で、他のROSフレームワーク(MoveIt!など)とも比較 的容易のはず
  30. 30. 自分のモデルを作ってみよう (サンプルコードで学ぶ編)
  31. 31. 参考になる資料 公式のROS連携チュートリアル http://gazebosim.org/wiki/Tutorials#ROS_Integration 上記チュートリアルのサンプルコード https://github.com/ros-simulation/gazebo_ros_demos
  32. 32. 今回の例題 公式チュートリアル例 題を参考により簡略化 1軸回転関節を持つ アーム先端にはカメラ Xacro無しで書く
  33. 33. 必要なパッケージ ros-hydro-gazebo-ros-pkgs ros-hydro-gazebo-ros-control ros-hydro-ros-controllers 確認用 ros-hydro-image-view2
  34. 34. サンプルコード sudo apt-get install git Catkinのワークスペースを作って、srcディレクトリに clone してください。 git clone https://github.com/akio/myrobot_demo.git
  35. 35. ファイルの説明 myrobot_demo myrobot_gazebo package.xml  👈 普通 CMakeLists.txt 👈 普通 myrobot.launch 👈 全部入りLaunch myrobot.urdf  👈 モデルの定義
  36. 36. 解説付きコードで説明
  37. 37. モデルを書く時の注意点 URDFからSDFへの変換プログラムや、Gazeboサーバーのエ ラーや警告が発展途上。 結果、エラーが起きても原因不明ということがよくあります 場合によっては意図しない結果が出ていてもエラーにならな いこともあります そんなときは変換ステップを一つ一つ分解して確認すると良 いです(体験談)
  38. 38. まとめ 基本はURDFなので、Jointとリンクの繰り返しでロボットを組 み立てる 必要な部分に、Gazebo用の設定を追加するイメージ Gazeboプラグイン、ROS Controllersプラグインともに豊富に準 備されているので、自分の使いたい機能をよく探しましょう 複雑なロボットはとても記述が長くなるので、Xacroを使って 記述を減らしたり、ファイル分割するテクニックが必要
  39. 39. 全体のまとめ
  40. 40. 全体のまとめ 同じGazeboでも色々あるので、要注意 しばらくはGazebo1.9 + Hydroが安定 すぐに使えるロボットモデルの配布が始まっている 要領がわかれば、自分でロボットモデルや新しいプ ラグインを開発できる

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