Help us understand the problem. What is going on with this article?

NanoPi-NEO2でROS2を動かしてみた

はじめに

初めてAdvent Calenderを書きます。
ROSを使ったことはあるけれど、そろそろROS2にも触れておきたいな...という気分になってきたので、ROS2に挑戦してみました。

NanoPi-NEO2とは

IMG_0357.JPG
FriendlyElecが販売しているシングルボードコンピュータです。40mm x 40mmという非常にコンパクトな基板サイズながら、64bitクアッドコアのARM Cortex-A53のCPUを搭載しています。ただし、HDMIコネクタ、WiFi、Bluetoothは付いていません。

なぜHDMIもWiFiも付いていないボードをわざわざ使うのかというと、次のような理由からです。

  1. 64bitコアであること
    ROS2は多様なプラットフォームで動作するらしいですが、Dashing Diademataので最もサポートの厚いプラットフォームはUbuntu Bionic(18.04)64bitのようです。NanoPi-NEO2は、ArmbianというARMボード向けのDebian、UbuntuベースのOSを使用することで、この環境を作ることができます。
  2. 技適の問題を回避できること
    最近のシングルボードコンピュータはWiFiやBluetoothを搭載していることがよくありますが、国内で技適マークのない無線機器を使用すると電波法違反になる場合があります。その点、もともとWiFi非搭載なことはむしろ利点です。(11月20日から総務省に届け出をすることで、技適なしの無線機器でも使用することができるようになりました。詳細についてはこちら。)
  3. コンパクトなこと
    上にも書きましたが、40mm x 40mm(コネクタ含まず)という驚きの小ささです。これでいてUSB機器を接続できるので、ちょっと凝ったこともできるんじゃないでしょうか。
  4. 入手性が良いこと
    秋月電子で購入できます。(ただし、秋月電子で取り扱われているものはRAM 512MBモデルです。1GBモデルはAliExpress等の海外通販サイトで販売されています。)

NanoPi-NEO2のセットアップ

メーカーのWikiが参考になります。ただし、今回使用するOSはUbuntuCoreではなくArmbianです。

用意するもの

  • NanoPi-NEO2(1GBモデルがおすすめ)
  • NanoPi-NEOシリーズ用ヒートシンク(かなり発熱するためほぼ必須)
  • マイクロSDカード(Class10以上、8GB以上)
  • USB ACアダプタ(2A以上)
  • LANケーブル

SDカードの作成

  • NanoPi-NEO2用のArmbian Bionicのイメージをダウンロードして解凍します。
  • BalenaEtcher等のソフトでOSイメージをMicro SDカードに書き込みます。

アカウント作成

  • NanoPi-NEO2をLANケーブルでご家庭のネットワークに接続します。
  • USB ACアダプタに繋いで電源を入れます。起動すると基板上の緑色のランプが点滅します。
  • NanoPi-NEO2のIPアドレスを検索します。Linux PCなら以下のようなコマンドでネットワーク上のIPアドレスの一覧を取得可能です。
$ nmap -sP 192.168.xxx.xxx/24
  • IPアドレスが分かったら、sshでログインします。初回パスワードは1234になっています。
$ ssh root@192.168.xxx.xxx
  • 自動でアカウント作成が始まります。現在のrootパスワード(1234)を入力して、新しいrootパスワード(適当に決めてください)を入力します。
  • 次に、新しいアカウントのユーザ名とパスワードを入力します。
  • その後、Full Nameなどの個人情報の入力を促されますが、空欄でも問題ないようです。
  • アカウントができたら、ログアウトして新アカウントでログインし直します。

アップデート

  • アップデートしておきましょう。
$ sudo apt update
$ sudo apt upgrade

ROS2のインストールと実行

用意するもの

  • ROS2インストール済みのLinux PC

Dashing Diademataのインストール

  • 通常のPCと同様に、公式の手順でインストールすることができます。
  • Installing ROS2 via Debian Packages に従ってインストールすればOKです。
  • ただし、$ sudo apt install ros-dashing-desktopの実行には非常に時間がかかるので、ros-dashing-desktopの代わりにros-dashing-ros-baseをインストールすることをお勧めします。

デモの実行

  • ros-dashing-ros-baseをインストールした場合、デモが入っていないので、以下のコマンドでインストールします。
$ sudo apt install ros-dashing-demo-nodes-cpp ros-dashing-demo-nodes-py
  • インストールできたら、1つ目のターミナルからtalkerノードを起動します。
$ ros2 run demo_nodes_cpp talker
  • 次に、2つ目のターミナルを立ち上げて新たにsshでログインし、listenerノードを起動します。
$ ros2 run demo_nodes_py listener
  • このように送受信できたら成功です。 image.png

RealSenseのテスト

せっかくなのでIntelの深度カメラ、RealSense D435iを動かしてみました。

ros2_intel_realsenseのインストール

  • RealSense用のROS2パッケージ ros2_intel_realsense があるので手順に従ってインストールします。
  • 必要なROS2パッケージのインストール
$ sudo apt-get install ros-dashing-cv-bridge ros-dashing-librealsense2 ros-dashing-message-filters ros-dashing-image-transport
  • ROS2以外の必要なもののインストール
$ sudo apt-get install -y libssl-dev libusb-1.0-0-dev pkg-config libgtk-3-dev
$ sudo apt-get install -y libglfw3-dev libgl1-mesa-dev libglu1-mesa-dev
  • 2019年11月時点ではバージョン2.0.4のバイナリが提供されており、aptでインストールすることができました。しかし、このバージョンではYAMLファイルからパラメータを指定することができないため、今回はソースからビルドすることにします。
  • まずワークスペースを作って、gitでros2_intel_realsenseのソースコードをクローンします。
$ mkdir -p ~/ros2_ws/src
$ cd ~/ros2_ws/src
$ git clone https://github.com/intel/ros2_intel_realsense.git
  • colcon buildでワークスペースをビルドします。デフォルトでは並列にビルドされるようになっていますが、今回は処理能力不足のためか途中でフリーズしてしまったので、--executor sequentialをつけて1個ずつビルドするようにしました。
$ cd ~/ros2_ws
$ source /opt/ros/dashing/setup.bash
$ colcon build --executor sequential

パラメータ

  • パラメータを記述するYAMLファイルを作ります。 ファイル名は適当にrealsense_parameters.yamlとしておきます。
  • NanoPi-NEO2の性能では、RealSenseの標準の解像度だとエラーになりやすいため、解像度を落として起動した方が安定します。
RealSenseCameraNode:
  ros__parameters:
    enable_pointcloud: false
    enable_aligned_pointcloud: false
    enable_depth: true
    enable_aligned_depth: true
    enable_infra1: false
    enable_infra2: false
    enable_fisheye: false
    depth_width: 480
    depth_height: 270
    depth_fps: 6
    color_width: 424
    color_height: 240
    color_fps: 6

RealSenseの起動

  • 以下のようなコマンドでパラメータを渡しながらRealSenseノードを起動できます。
$ ros2 run realsense_ros2_camera realsense_ros2_camera __params:=realsense_parameters.yaml 
  • ROS2インストール済みのPCを同じネットワークに接続すれば、rviz2で画像を確認できます。 image.png

その他

ネットワーク設定

  • IPアドレスの固定化

    $ sudo nmcli connection show # Check Connection Name
    $ sudo nmcli connection modify 'Wired connection 1' \
      connection.autoconnect yes ipv4.method manual \
      ipv4.address 192.168.xxx.xxx/24 ipv4.gateway 192.168.xxx.1 ipv4.dns 8.8.8.8
    $ sudo reboot
    
  • WiFi USBアダプタを取り付けることで、WiFiを使用することもできます。WiFiの設定方法はここでは割愛します。

スワップ領域拡大

  • メモリ容量が不足しているとcolcon buildが通らなかったり(特に512MBモデルでは)しますが、スワップ領域を拡大することで解決することがあります。
  • 参考:linux スワップ(swap)領域の作成

音声出力

  • NanoPi-NEO2にイヤホンジャックはついていませんが、Audioピンが出ているためジャックDIP化キットなどで配線すれば音声を出力することができます。
  • 以下のコマンドでArmbianの設定ツールを呼び出し、System -> Hardware -> analog-codecをチェックして音声出力を有効化します。
  $ sudo armbian-config
  • 次のコマンドでデバイス一覧を確認します。こんな感じになると思います。
  $ aplay -l
  **** List of PLAYBACK Hardware Devices ****
  card 0: Codec [H3 Audio Codec], device 0: CDC PCM Codec-0 []
    Subdevices: 1/1
    Subdevice #0: subdevice #0
  • 以下のコマンドで、接続したスピーカーやイヤホンから音がでれば成功です。
  $ aplay /usr/share/sounds/alsa/Front_Center.wav

USBコネクタの追加

  • デフォルトではUSBコネクタが1つしかついていないのですが、実はポート2つ分のピンが別に付いているので、USBコネクタDIP化キットなどに配線すれば複数のUSB機器を使用することができます。

おわりに

そんなわけで、NanoPi-NEO2でROS2を動かすことができました。NanoPi-NEO2自体は2年ほど前のものですが、こういうボードでもROS2を動かせると分かったので、いろいろと夢が広がります。まだまだROS2について分からないところはたくさんありますが、今後も勉強していきたいと思います。

Why not register and get more from Qiita?
  1. We will deliver articles that match you
    By following users and tags, you can catch up information on technical fields that you are interested in as a whole
  2. you can read useful information later efficiently
    By "stocking" the articles you like, you can search right away
Comments
No comments
Sign up for free and join this conversation.
If you already have a Qiita account
Why do not you register as a user and use Qiita more conveniently?
You need to log in to use this function. Qiita can be used more conveniently after logging in.
You seem to be reading articles frequently this month. Qiita can be used more conveniently after logging in.
  1. We will deliver articles that match you
    By following users and tags, you can catch up information on technical fields that you are interested in as a whole
  2. you can read useful information later efficiently
    By "stocking" the articles you like, you can search right away
ユーザーは見つかりませんでした