ロボットオペレーティングシステムの基本

はじめに

すべての人に良い一日を！

Habrの広大さをもう一度マスターした彼は、Robotic Operating System（以下、単にROS）についての情報がほとんどないことに気付きました。 私はこの見落としを修正し、素晴らしい製品を広めるために急いでいます。



これは何？ ROSはOSのアドオンであり、ロボット制御システムの開発を簡単かつ簡単にします。 これは何を意味し、後でそれとどのように生きるのか-そして一連のトピックは伝えることを意図しています。

本質的に、ROSは、広く知られている（それほどではない）さまざまなライブラリのコレクションです。

• OpenCV-コンピュータービジョンと画像処理アルゴリズムを含むライブラリ。
• 3Dポイントのクラウドを操作するためのPCLライブラリ。
• Ogreは、オープンソースのオブジェクト指向グラフィックエンジンです。
• Orocos-ロボットを制御するためのライブラリ（たとえば、運動学の計算）。

ROSには、さまざまなマニピュレーターとセンサー（MS Kinectを含む）のドライバーも含まれています。 しかし、ROSが単純なライブラリビルドと異なる点は何ですか？ 基本的な利点は、ROSのクライアントサーバーアーキテクチャです。開発者は、異なるオブジェクト間でメッセージを送信するメカニズム、分散システムを構築する機能、C ++およびPythonにbrige'eyを提供するメカニズムを実装しました。

ROSの使用を開始するには、インストールを開始する必要があります。 作業計画自体は次のようになります。

1. インストール、基本概念
2. 私たちは独自のパッケージを作成し、簡単なプログラムであるメッセージに精通します
3. サービスとオプション

展開

今日、ROSは安定してインストールされ、Ubuntuバージョン10以降でのみ動作します。Nattyを例に、このプロセスのすべての微妙な点を検討します。

したがって、最初のステップはリポジトリを設定することです。 「制限付き」、「ユニバース」、および「マルチバース」コンポーネントのロックを解除する必要があります。そのため、/ etc / apt / sources.listファイルの次の行のコメントを解除する必要があります。

deb-src http://security.ubuntu.com/ubuntu natty-security main restricted deb http://security.ubuntu.com/ubuntu natty-security universe deb-src http://security.ubuntu.com/ubuntu natty-security universe deb http://security.ubuntu.com/ubuntu natty-security multiverse deb-src http://security.ubuntu.com/ubuntu natty-security multiverse
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

次に、インストールおよび更新用のリポジトリを追加する必要があります。

 sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu natty main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

次のステップは、デジタル署名のインストールです。 ここのすべても非常に簡単です。

 wget http://packages.ros.org/ros.key -O - | sudo apt-key add -
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

その後、更新：

 sudo apt-get update
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

ROSメタパッケージ自体をインストールしてみてください。 提供されるモジュールの量が異なる4つのインストールパッケージがあります。 最も完全なものを使用します：

 sudo apt-get install ros-electric-desktop-full
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

すべての種類のギズモをダウンロードしてデプロイするプロセスが終了すると、/ optディレクトリにrosフォルダーが表示されます。

最後の手順は、環境変数の更新です。

 source /opt/ros/electric/setup.bash
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

この瞬間から、ROSは戦いの準備ができました 。 インストールが成功したことを確認するには、1つの書き込みで2つのターミナルを開きます。

 roscore
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

これによりマスタープロセスが開始され、そこから実際にROSが動作を開始します。

別の書き込みで

 rosrun turtlesim turtlesim_node
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

そして、最初に各端末で環境変数を初期化することを忘れないでください！

 source /opt/ros/electric/setup.bash
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

かわいいカメがあなたの前に現れた場合、すべてが順調です。 このウィンドウを閉じないでください、それはまだ便利です。 そんなに退屈しないように、新しいターミナルを開いて次を入力します。

 rosrun turtlesim turtle_teleop_key
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

この端末から、爬虫類を制御できるようになりました。

他のOSでのインストールプロセスはそれほど複雑ではありませんが、残念ながら、はるかに安定していません（たとえば、Fedora 15では、開始できませんでした）。 バグレポートの作成、パッチの公開のみをお勧めします。喜んで対応いたします。

基本的な概念

ROSファイルシステム（FS）の基本概念を見てみましょう。

パッケージは、FSの最小単位と呼ばれます。 これは、データ、ライブラリ、実行可能ファイル、構成ファイルなどを含むディレクトリです。 など、いくつかの有用なモジュールに論理的に結合されています。 この構造化の目的は完全に透過的であり、使いやすさと再利用性が向上します。

パッケージ構造は次のとおりです。

• bin /：コンパイルされたバイナリ
• include / package_name：C ++のヘッダーファイル（manifest.xmlで説明する必要があります！）
• msg /：メッセージタイプ
• src / package_name /：他のパッケージにエクスポートされたC ++ソースコードとPythonスクリプト
• srv /：パッケージによって提供されるサービスの種類
• スクリプト/：Pythonスクリプト
• CMakeLists.txt：パッケージをビルドするためのCMakeファイル
• manifest.xml：パッケージマニフェスト
• mainpage.dox：Doxygenのドキュメント

次に、パッケージはスタックに結合されます 。 写真では、そのような構造の例を見ることができます。



ご覧のとおり、ROSにはかなり複雑なファイルシステムがあり、さまざまなディレクトリへの長いパスを気にしないために、ユーザーには多くのユーティリティが提供されています。

rospack find [pack_name]-パッケージディレクトリへのフルパスを返します

 crady@cradyLap:~$ rospack find rviz /opt/ros/electric/stacks/visualization/rviz
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

rosstack find [pack_name]-同じことですが、スタック用です

 crady@cradyLap:~$ rosstack find navigation /opt/ros/electric/stacks/navigation
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

これは、いわば静的です。 ROSのダイナミクスは、 ノードとバスによって説明されます （トピック）。

ノードは、他のプロセスと通信できる実行中のプロセスです。

バスは、さまざまなノードを接続する名前付きパイプです。

ノードとバスは、非同期データ交換メカニズムを形成します。 まだウミガメのいる窓があるなら、今それも見ることができます。 閉じている場合は、上のどこかに、すべてをその場所に戻す方法が書かれています。

3番目のターミナルを開き、コマンドを入力します

 rxgraph
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

新しいウィンドウで、現在アクティブなノードと、相互に通信するバスを確認できます。 そこで議論していることも聞きたい場合は、次のコマンドが必要です。

 rostopic echo /turtle1/command_velocity
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

タートルを移動し、コマンドが/ turtle1 / command_velocityバスに表示されるのを確認します。

おわりに

たぶん今日はこれで全部でしょう。 サービス、パラメーター、メッセージとタイヤの詳細な説明はまだありますが、今度はROSの基本を克服した人に同じボトルのボトルで報酬を与えます。 ）







便利なリンク：

1. www.ros.org/wiki-ユーザーと開発者のための本部
2. answer.ros.org/questions-集合的な心は、どんな問題でもあなたを助けます（しかし、それでも、ROSを超えてはいません）