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名古屋CV_ROSによるロボットソフトウェア開発の準備
- 2. 自己紹介 • 名前：大西剛史 – 中部大学院 修士1年 – 工学研究科 ロボット理工学専攻 • 所属：Machine Perception and Robotics Group • 趣味：自作PC組み立て，電気工作，映画鑑賞 • 研究：物体検出，姿勢推定 2
- 3. 内容 • ロボットを使った研究はやることが多いため楽に進めるためのフレームワークを紹介 • 今日話すこと – ロボットを使った研究で何が必要か – Robot Operating System(ROS)とは – 最低限押さえておくといいROSの機能 – シミュレータ上で動かせるロボット紹介 – 便利なパッケージ紹介 3
- 5. • 商品ピッキングをやるうえで必要な知識 – 商品検出：画像処理 – 把持点検出：点群処理 – 動作：逆運動学 – 障害物回避：パスプランニング – etc… ロボットを使った研究で必要なこと 5
- 6. • 商品ピッキングをやるうえで必要な知識 – 商品検出：画像処理 – 把持点検出：点群処理 – 動作：逆運動学 – 障害物回避：パスプランニング – etc… ロボットを使った研究で必要なこと 6 ひとりでやるには大変 そこでROSです
- 7. ロボットを使った研究で必要なこと 7 • 商品ピッキングをやるうえで必要な知識 – 商品検出：画像処理 – 把持点検出：点群処理 – 動作：逆運動学 – 障害物回避：パスプランニング – etc… ひとりでやるには大変 そこでROSです
- 8. Robot Operating System:ROSとは • ロボット用のソフトウェアプラットフォーム – 様々なロボットが同じプラットフォームにすることでプログラムがそのまま使える • ロボット開発に必要なツール，機能を提供 – プロセス間の通信，シミュレータ，可視化ツール，分散機能等 8
- 9. ROSの動作環境 • 対応プラットフォーム – Ubuntu(公式サポート) – Mac OSX(試験サポート) • 4年以上試験サポートなので公式サポートは来ない…？ • 多くのロボットに対応しているROSディストリビューション – Kinetic(Ubuntu 16.04), Indigo(Ubuntu 14.04) • おすすめはKinetic（Ubuntuのサポート的に…） • 対応開発言語 – Python, C++, Java, octave, Lisp等 • メインはPythonとC++ 9
- 10. ROSの素晴らしいツールたち • MoveIt！：動作計画 – 逆運動学計算，衝突回避を自動でやってくれる • Rviz：可視化ツール – ロボットの状況や通信内容の可視化 • Gazebo：ROS対応のシミュレータ – 実機と同じプログラムがシミュレータで動作 10
- 11. ROSはいろいろと出来る • 奥が深い – 複数のPC間で通信 – 動作時の通信内容をすべて保存(rosbag) – パラメータを動的に変更可能(Dynamic Reconfigure) – Etc… 11
- 12. ROSはいろいろと出来る • 奥が深い – 複数のPC間で通信 – 動作時の通信内容をすべて保存(rosbag) – パラメータを動的に変更可能(Dynamic Reconfigure) – Etc… 12 で…何をやればいいの？
- 13. 最低限知っておくといいROSの機能1:通信 • トピック – センサ情報の通信にオススメ – 常時データを配信 • 多対多の通信が可能 • サービス – 処理結果の送受信にオススメ – 関数呼び出しに似た通信 • 1対1の通信 13 ノード ノード トピック ノード ノード レスポンス リクエスト ノード
- 14. 最低限知っておくといいROSの機能2:rostopic コマンド 14 コマンド 説明 list 配信されているトピックを全て列挙 info トピックの詳細を表示 find 型からトピックを検索 echo リアルタイムにトピックを表示 pub トピックの配信 • トピックに関するコマンド – トピックの確認，購読や配信が可能 • ロボットの通信の型が知れるため一番使うコマンド • 例：どのトピックに画像が流れているか知りたい – $ rostopic find /sensor_msgs/Image
- 15. 最低限知っておくといいROSの機能3：rviz • 様々なデータを可視化するツール – RGB画像 – 3次元情報 – 座標，姿勢 – 地図 15https://qiita.com/srs/items/96d1facf8ddfb56d97a4
- 16. 最低限知っておくといいROSの機能4:gazebo • ROS対応のシミュレータ – 実機と同じプログラムが動作可能 – オリジナルロボットの作成も可能 • 製品化されたロボットのモデルが無料で公開 16
- 17. Universal Robot 5 (UR5) • 6自由度ロボットアーム • 考えられる用途 – 衝突回避 – 強化学習 – 物体把持 17 https://github.com/utecrobotics/ur5
- 18. Nextage Open • 双腕ロボット • 特徴 – ステレオカメラが標準装備 • 考えられる用途 – 組み立て作業 – 物体把持 – 強化学習 18 https://github.com/tork-a/rtmros_nextage
- 19. Turtlebot 2 19 • 自走ロボット • 考えられる用途 – 経路計画 – SLAM – 強化学習 https://github.com/turtlebot/turtlebot_simulator
- 21. cv_bridge • 何ができる？ – 画像をROSのメッセージ型とOpenCVで扱える型へ相互変換できる • 使用用途 – 画像処理をやる人は必須パッケージ 21
- 22. CARLA • 何ができる？ – 自動車運転をシミュレートできる – ROSにも対応しているためROSの通信が可能 – セグメンテーションやLiDARデータの取得が可能 • 使用用途 – 自動運転，データセットの作成 22https://github.com/carla-simulator/ros-bridge
- 23. LSD-SLAM • 何ができる？ – 1つのカメラでロボットの自己位置の推定と地図の作成ができる • 使用用途 – 自律移動 – 地図作成 • SLAMのパッケージは他にも… – ORB_SLAM2, RGBDTAM, etc… 23 https://github.com/tum-vision/lsd_slam
- 24. ROSを勉強するためのおすすめサイト • 中部大学ロボット理工学科 演習 – 入門 • Gazebo Tutorials – 自作ロボットの作成・物理エンジンの変更まで • MoveIt! Tutorials – ロボットの動作計画のサポート • ROS Japan UG – 勉強会から情報共有まで • ROSwiki.jp – ROSのチュートリアルからツール紹介など 24
- 25. 中部大学 ロボット理工学科 演習 • ROSの基礎からプログラムまで – ROSの基礎 – ノード間の通信 – PC間の通信 – 画像処理等のパッケージの使い方 25 http://robot.isc.chubu.ac.jp
- 26. Gazebo Tutorials • Gazeboのチュートリアル – UIの基礎 – 自作ロボットの作成 – ワールドの設定 – ROSとの接続について 26 http://gazebosim.org/tutorials
- 27. Move It! tutorials • MoveIt!のチュートリアル – 動作計画 – MoveIt!のGUI操作 – API解説 27 http://docs.ros.org/kinetic/api/moveit_tutorials/html/index.html
- 28. ROSwiki.jp • ROSwikiの日本語ページ – インストールからセットアップ – パッケージの紹介 – ROS向けロボットやセンサの紹介 • 英語ページの方が充実している – http://wiki.ros.org 28 http://wiki.ros.org/ja
- 29. ROS Japan UG • ROSのためのユーザーグループ – 勉強会やハッカソン – ROSに関するディスカッション – パッケージの共有 29 https://rosjp.connpass.com
- 30. まとめ • ロボットを使った研究のためのフレームワークROSを紹介 – ROSで出来ること – シミュレータで使えるロボットの紹介 – 便利なパッケージの紹介 – 勉強する上でおすすめのサイトを紹介 • ROSは研究以外でも使えるので是非使って広めてください 30