ROS+Matlab まとめと連携

はじめに

ROS＋MATLABを使用する機会があったので
何かの参考になれば幸いです

を参考にしました

github:https://github.com/Shunichi09

環境

• Windows10
• Matlab2018a(Robotics_tool_boxが入ってることを確認してください)
• ubuntu 16.04 LTS
• ROS kinetic

目標

この図のようにすることが目標です

準備（ubuntu側）

• 複数台PCを使う場合は，ubuntuPCのホームで

pluma .bashrc

と実行
なにやらテキスト画面が出てくるので，
その中に

export ROS_IP=123.456.7.891
export ROS_MASTER_URI=http://123.456.7.891:11311

を追加（IPは適当なので各自で確認してください）
これでIPが設定され，ほかのPCからこのPCのマスターにアクセスできます
もし，マスターを変えたい場合はこの

ROS_MASTER_URI=http://123.456.7.891:11311

のIP（123.456.7.891）を変更すればよいです（11311は変更しないでください）

ちなみにIPの確認方法は，基本的には

ifconfig

でみれます
自分の使いたいのがどのネット設定かみて設定してください
イーサネットなのか，それとも，Wifiなのか
お任せしますが

準備（Windows）

とくにありません
matlabでrosinitとためしに打ってみて，
以下のメッセージがでれば大丈夫です

Initializing ROS master on http://「PC名」:11311/.
Initializing global node /matlab_global_node_12345 with NodeURI http://「PC名」:53112/

補足

先日VMのubuntuとMainで回っているWindowsのmatlabで通信できることが分かりました
これによって，Kinectなどを1台のWindowsで回したい（openniは精度がそんなによくないので）ものがある場合でも対応できるようになります
つまり
ROSCORE(ubuntu)⇔Matlab(Windows)⇔Kinect(windows)が可能になります
するとロボットなどにも応用が可能になります
モータの指令はubuntuでだしながらkinectで．．．みたいな

MatlabでのROSの使用方法

MatlabでROSできるとはいえどぶっちゃけそんなにできません
たぶん調べた感じgazeboとrvizは回らないのでお絵かきは別にしないといけません　まぁ当然ですが
ただ，Matlabで処理したいこと（最適化のツールボックスなど）があれば使用することができます
なので基本は
Publish
と
Subscribe
のみです！
では，ノードの立ち上げから説明をしていきます

ノードの立ち上げ(matlab)

まず

rosinit

で立ち上げます　ですがこれだけだとubuntu側にはアクセスできないので

rosinit('http://123.456.7.891:11311')

です

Publish(Matlab)

Publisherを作ります

rospublisher

を使用します
以下はサンプルです

% Publisher_1
% Topic Name : /cmd_vel
% Topic Type : geometry_msgs/Twist
matlab_pub = rospublisher('/cmd_vel', 'geometry_msgs/Twist');%cmd_vel を送信するPublisher%送信→Publisher（初期化）
publish_command = rosmessage(matlab_pub);

publishする際は

send(matlab_pub, publish_command);

で送ってください

メッセージの作り方

% Topic name : publish_command
% publisher : matlab_pub
publish_command = rosmessage(matlab_pub);

これで作成することができます
中身にアクセスする際は .X や .theta や .Pose.X などなど型によって異なるので各自確認をお願いいたします

Subscribe(Matlab)

基本的には2つあります！

receive()

を使用する場合と

callback

を使用する場合です．
それぞれによって良いところと悪いところがあります
まず，receiveの場合のSubscriberの宣言についてみていきましょう

% Subscriber
% Topic Name : /pose
% Topic Type : geometry_msgs/Pose2D (MatlabはSubscribeする場合はTopic名のみで受信可能)
matlab_sub = rossubscriber('/pose'); 

こうすれば処理の中で

data = receive(matlab_sub_node, 0.01)

とすれば値を受け取ることができます！簡単
dataの中身はTopicの型によっても異なるので，data.Xとかdata.Yとかでアクセスできます　上手く行かない時はワークスペース内のメッセージを追ってみてください

ちなみに0.01はタイムアウトです（つまり0.01秒まってこなかったらこの処理は飛ばします）

次にcallbackを使う場合です

% Subscriber
% Topic Name : /pose
% Topic Type : geometry_msgs/Pose2D (MatlabはSubscribeする場合はTopic名のみで受信可能)
matlab_sub = rossubscriber('/pose', @control_func); 

になりますね！
異なるのは@control_funcのところ
これでcallback関数を定義できています

callbackの関数でははじめに

function control_func(obj, message, src);

%% global変数
global matlab_pub
global publish_command

send(matlab_pub, publish_command);

と宣言してください
messageの中に，messageが入っているので後は好きにできます．
そのままmessageをつかってpubしたい場合は，以下に書いたように，global変数でｓpublishするメッセージとpublisherを置いておけば，それを使ってsendできます

function control_func(obj, message, src);

%% global変数
global matlab_pub
global publish_command

send(matlab_pub, publish_command);

疑問

このcallback関数の問題は，並行処理できてるのかという疑問が発生しました
つまり，publishしながら，subscribeしたいとき（受け取ってからpubではありません）
調べてみたら．．．
どうやらできないみたいですね
なので，pubとsubを同時にやりたかったら値は初期化しておいて，while文の中にreceiveを入れてtimeoutさせるのがよさそうです

ごめんなさいできるみたいです
なので，普通にsubscribeすれば別の処理で回ってくれるそうです

参考プログラム

まとめをのせておきます
while文版

%% サンプル
%% 初期化
clear
close all

% ROS初期化/IPを確認
rosinit('http://「IP」:11311')

% Publisher
% Topic Name : /cmd_vel
% Topic Type : geometry_msgs/Twist
matlab_pub = rospublisher('/cmd_vel', 'geometry_msgs/Twist');%cmd_vel を送信するPublisher%送信→Publisher（初期化）
% message
command = rosmessage(matlab_pub);

% Subscriber
% Topic Name : /pose
% Topic Type : geometry_msgs/Pose2D (MatlabはSubscribeする場合はTopic名のみで受信可能)
matlab_sub = rossubscriber('/pose');


% Publish_message と　Subscribe_messageの初期設定を各自書いてください

%% Main loop
while 1 
    % data 受信
    data = receive(matlab_sub, 0.01); % timeout = 10ms   
    
    
    % main処理
    
    % publish_message作成
    
    % message送信
    send(matlab_pub ,command);
    
end

callback版

%% サンプル
%% 初期化
clear
close all

% global変数
global matlab_pub_node
global command

% ROS初期化/IPを確認
rosinit('http://「IP」:11311')

% Publisher
% Topic Name : /cmd_vel
% Topic Type : geometry_msgs/Twist
matlab_pub = rospublisher('/cmd_vel', 'geometry_msgs/Twist');%cmd_vel を送信するPublisher%送信→Publisher（初期化）
% message
command = rosmessage(matlab_pub);

%% Subscriber
% Topic Name : /pose
% Topic Type : geometry_msgs/Pose2D (MatlabはSubscribeする場合はTopic名のみで受信可能)
% Callback_func : control_func
% Topicを受信し次第@control_funcを実行
matlab_sub_node = rossubscriber('/pose', @control_func);

control_func内の関数

function control_func(obj, message, src);

%% global変数
global matlab_pub
global publish_command

send(matlab_pub, publish_command);

いろいろ確認するときに便利なコマンド集（Matlab）

• しっかりトピックが飛んでいるか
  • 飛んでいるトピックをすべて見れます

rostopic list

これぐらしかない笑
調べてみていただけると嬉しいです

いろいろ確認するときに便利なコマンド集（Ubuntu）

• しっかりトピックが飛んでいるか
  • 飛んでいるトピックの数値が分かります

rostopic echo 「トピック名」

• • 飛んでいるトピックをすべて見れます

rostopic list

• ROSトピックを試しにPublishしたいとき

rostopic pub 「トピック名」 「メッセージの型」 '数値'

間違ってるとエラー出してくれるのでそこのexpectedとかみてください
以下が具体例です

# Topic_name : motor/twist/cmd_vel
# Topic type : geometry_msgs/Twist

rostopic pub motor/twist/cmd_vel geometry_msgs/Twist '[1.0, 0.0, 0.0]' '[0.0, 0.0, 0.0]'

• ノードの構成をみたいとき（グラフがでてきます）

rqt_graph