#プログラミング ROS< URDF: 独立差動二輪車の構築（設計~Gazebo導入まで） >
はじめに
ROS(Robot Operating System)をさらに扱えるようになることが目的である．その第47弾として，「URDF: 独立差動二輪車の構築（設計~Gazebo導入まで）」を扱う．
環境
Docker環境（VScode + Windows10）
Dockerfile
Dockerfile
FROM osrf/ros:noetic-desktop-full
WORKDIR /root/
ENV DISPLAY host.docker.internal:0.0
RUN apt-get update -y && apt-get upgrade -y
RUN apt-get install x11-apps -y
RUN echo "source /opt/ros/noetic/setup.sh" >> .bashrc
RUN mkdir -p catkin_ws/src
RUN cd catkin_ws/src && . /opt/ros/noetic/setup.sh && catkin_init_workspace
RUN cd && cd catkin_ws && . /opt/ros/noetic/setup.sh && catkin_make
RUN echo "source ./catkin_ws/devel/setup.bash" >> .bashrc
RUN apt-get update -y && apt-get upgrade -y && apt-get install git -y
devcontainer.json
devcontainer.json
// For format details, see https://aka.ms/devcontainer.json. For config options, see the README at:
// https://github.com/microsoft/vscode-dev-containers/tree/v0.224.3/containers/docker-existing-dockerfile
{
"name": "Existing Dockerfile",
// Sets the run context to one level up instead of the .devcontainer folder.
"context": "..",
// Update the 'dockerFile' property if you aren't using the standard 'Dockerfile' filename.
"dockerFile": "../Dockerfile",
// Set *default* container specific settings.json values on container create.
"settings": {},
// Add the IDs of extensions you want installed when the container is created.
"extensions": [
"ms-python.python",
"ms-python.vscode-pylance",
"ms-iot.vscode-ros"
],
"workspaceFolder": "/root/",
"mounts": [
"source=${localWorkspaceFolder}/share,target=/root/share,type=bind",
],
// // Use 'forwardPorts' to make a list of ports inside the container available locally.
// // "appPort": ["11411:11411"],
// // Uncomment the next line to run commands after the container is created - for example installing curl.
// // "postCreateCommand": "apt-get update && apt-get install -y curl",
// // Uncomment when using a ptrace-based debugger like C++, Go, and Rust
"runArgs": ["--gpus=all"],
// Uncomment to use the Docker CLI from inside the container. See https://aka.ms/vscode-remote/samples/docker-from-docker.
// "mounts": ["source=../src/,target=/root/src,type=bind"],
// "mounts": [ "source=../src,target=/root/src,type=bind" ],
// Uncomment to connect as a non-root user if you've added one. See https://aka.ms/vscode-remote/containers/non-root.
// "remoteUser": "vscode"
}
参考
コンピュータ
| デバイス | MSI |
| プロセッサ | Intel(R) Core(TM) i5-7300HQ CPU @ 2.50GHz 2.50GHz |
| 実装RAM | 16.0 GB (15.9 GB 使用可能) |
| OS | Windows (Windows 10 Home, バージョン：22H2) |
ROS
| Distribution | noetic |
URDFについて
URDFについては，@srsさんの記事に十分まとめられているため，以下の記事を紹介するだけにする．
前回は，URDFにおいて，自分の思いどおりにロボットモデルの構造を作ることができるように実践しながら，要点をおさえた．今回は，プリミティブ（初めから用意されている単純形状）を使って，LiDAR付の独立差動二輪車のモデルを作成する.
ロボットモデルの構築
STEP0: ロボットの設計
URDFを構築していくにあたって非常に重要になってくるものが，事前の設計である．
（パーツの構成，各パーツの寸法，各パーツ間の位置関係およびつなぎ方）
-
モデル（ver.1）：独立差動二輪車
最もシンプルな独立差動二輪車である．シミュレータ上で動かしてみると，慣性によってボディの揺れが目立つため，改善が必要である．
-
モデル（ver.2）：安定のためにキャスターを追加
モデル（ver.1）の課題であったボディの揺れを改善するために簡易なキャスターを設けた．これでロボットとしては安定して動くものができる．
-
モデル（ver.3）：LiDARを追加
最後にLiDARを設けた．これにより，環境情報を取得できていく．
今回は，モデル（ver.3）を作成していく．
STEP1: 必要なパーツの作成
ここでは，各パーツの「見た目」「衝突判定」「慣性モーメント」についての設定を記述する．
URDF
URDF
<!-- ロボットの名前 -->
<robot name="diff_drive_robot">
<!-- ロボットの基準とするベースリンク -->
<link name="base_link"/>
<!-- ボディの作成 -->
<link name="body">
<visual>
<geometry>
<cylinder radius="0.2" length="0.15"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="red">
<color rgba="1.0 0.0 0.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<cylinder radius="0.2" length="0.15"/>]
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="1.0"/>
<inertia ixx="0.011875000000000002" iyy="0.011875000000000002" izz="0.020000000000000004" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- タイヤの作成 -->
<link name="wheel_left">
<visual>
<geometry>
<cylinder radius="0.15" length="0.05"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="blue">
<color rgba="0.0 0.0 1.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<cylinder radius="0.15" length="0.05"/>]
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.5"/>
<inertia ixx="0.002916666666666667" iyy="0.002916666666666667" izz="0.005625" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- タイヤの作成 -->
<link name="wheel_right">
<visual>
<geometry>
<cylinder radius="0.15" length="0.05"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="cyan">
<color rgba="0.0 1.0 1.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<cylinder radius="0.15" length="0.05"/>
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.5"/>
<inertia ixx="0.002916666666666667" iyy="0.002916666666666667" izz="0.005625" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- キャスターの作成 -->
<link name="caster_forward">
<visual>
<geometry>
<sphere radius="0.05"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="green">
<color rgba="0.0 1.0 0.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<sphere radius="0.05"/>
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.5"/>
<inertia ixx="3.000e-4" iyy="3.000e-4" izz="3.000e-4" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- キャスターの作成 -->
<link name="caster_backward">
<visual>
<geometry>
<sphere radius="0.05"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="black">
<color rgba="0.0 0.0 0.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<sphere radius="0.05"/>
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.5"/>
<inertia ixx="3.000e-4" iyy="3.000e-4" izz="3.000e-4" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- Lidar台の作成 -->
<link name="lidar_base">
<visual>
<geometry>
<box size="0.1 0.1 0.1"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="yellow">
<color rgba="1.0 1.0 0.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<box size="0.1 0.1 0.1"/>
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.15"/>
<inertia ixx="0.25" iyy="0.25" izz="0.25" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- Lidarの作成 -->
<link name="lidar_link">
<visual>
<geometry>
<cylinder radius="0.05" length="0.05"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="purple">
<color rgba="1.0 0.0 1.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<cylinder radius="0.05" length="0.05"/>
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.15"/>
<inertia ixx="0.125" iyy="0.125" izz="0.188" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
</robot>
STEP2: ジョイント設定の追加
ここでは，各パーツ間の関係を表現するジョイントの設定を記述する．
URDF
URDF
<!-- ロボットの名前 -->
<robot name="diff_drive_robot">
<!-- ロボットの基準とするベースリンク -->
<link name="base_link"/>
<!-- ボディの作成 -->
<link name="body">
<visual>
<geometry>
<cylinder radius="0.2" length="0.15"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="red">
<color rgba="1.0 0.0 0.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<cylinder radius="0.2" length="0.15"/>]
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="1.0"/>
<inertia ixx="0.011875000000000002" iyy="0.011875000000000002" izz="0.020000000000000004" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- タイヤの作成 -->
<link name="wheel_left">
<visual>
<geometry>
<cylinder radius="0.15" length="0.05"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="blue">
<color rgba="0.0 0.0 1.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<cylinder radius="0.15" length="0.05"/>]
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.5"/>
<inertia ixx="0.002916666666666667" iyy="0.002916666666666667" izz="0.005625" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- タイヤの作成 -->
<link name="wheel_right">
<visual>
<geometry>
<cylinder radius="0.15" length="0.05"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="cyan">
<color rgba="0.0 1.0 1.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<cylinder radius="0.15" length="0.05"/>
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.5"/>
<inertia ixx="0.002916666666666667" iyy="0.002916666666666667" izz="0.005625" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- キャスターの作成 -->
<link name="caster_forward">
<visual>
<geometry>
<sphere radius="0.05"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="green">
<color rgba="0.0 1.0 0.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<sphere radius="0.05"/>
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.5"/>
<inertia ixx="3.000e-4" iyy="3.000e-4" izz="3.000e-4" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- キャスターの作成 -->
<link name="caster_backward">
<visual>
<geometry>
<sphere radius="0.05"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="black">
<color rgba="0.0 0.0 0.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<sphere radius="0.05"/>
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.5"/>
<inertia ixx="3.000e-4" iyy="3.000e-4" izz="3.000e-4" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- Lidar台の作成 -->
<link name="lidar_base">
<visual>
<geometry>
<box size="0.1 0.1 0.1"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="yellow">
<color rgba="1.0 1.0 0.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<box size="0.1 0.1 0.1"/>
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.15"/>
<inertia ixx="0.25" iyy="0.25" izz="0.25" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- Lidarの作成 -->
<link name="lidar_link">
<visual>
<geometry>
<cylinder radius="0.05" length="0.05"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="purple">
<color rgba="1.0 0.0 1.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<cylinder radius="0.05" length="0.05"/>
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.15"/>
<inertia ixx="0.125" iyy="0.125" izz="0.188" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- ################# ジョイント設定 ################## -->
<joint name="base_joint" type="fixed">
<origin xyz="0 0 0.15" rpy="0 0 0"/>
<parent link="base_link"/>
<child link="body"/>
</joint>
<joint name="wheel_left_joint" type="continuous">
<axis xyz="0 0 1"/>
<origin xyz="0 -0.225 0" rpy="1.57 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="wheel_left"/>
</joint>
<joint name="wheel_right_joint" type="continuous">
<axis xyz="0 0 1"/>
<origin xyz="0 0.225 0" rpy="1.57 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="wheel_right"/>
</joint>
<joint name="caster_forward_joint" type="fixed">
<origin xyz="-0.15 0 -0.1" rpy="0 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="caster_forward"/>
</joint>
<joint name="caster_backward_joint" type="fixed">
<origin xyz="0.15 0 -0.1" rpy="0 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="caster_backward"/>
</joint>
<joint name="lidar_base_joint" type="fixed">
<origin xyz="0.0 0.0 0.125" rpy="0 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="lidar_base"/>
</joint>
<joint name="lidar_joint" type="fixed">
<origin xyz="0.0 0.0 0.2" rpy="0 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="lidar_link"/>
</joint>
</robot>
追加部分
URDF（追加部分）
<!-- ################# ジョイント設定 ################## -->
<joint name="base_joint" type="fixed">
<origin xyz="0 0 0.15" rpy="0 0 0"/>
<parent link="base_link"/>
<child link="body"/>
</joint>
<joint name="wheel_left_joint" type="continuous">
<axis xyz="0 0 1"/>
<origin xyz="0 -0.225 0" rpy="1.57 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="wheel_left"/>
</joint>
<joint name="wheel_right_joint" type="continuous">
<axis xyz="0 0 1"/>
<origin xyz="0 0.225 0" rpy="1.57 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="wheel_right"/>
</joint>
<joint name="caster_forward_joint" type="fixed">
<origin xyz="-0.15 0 -0.1" rpy="0 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="caster_forward"/>
</joint>
<joint name="caster_backward_joint" type="fixed">
<origin xyz="0.15 0 -0.1" rpy="0 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="caster_backward"/>
</joint>
<joint name="lidar_base_joint" type="fixed">
<origin xyz="0.0 0.0 0.125" rpy="0 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="lidar_base"/>
</joint>
<joint name="lidar_joint" type="fixed">
<origin xyz="0.0 0.0 0.2" rpy="0 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="lidar_link"/>
</joint>
ここまでで，Gazeboへの反映が可能である．
ただし，URDFでの色情報とGazeboでの色情報は別物であるため，白色ですべてのパーツが表現される．
Gazeboへ反映させるlaunchファイル
<arg name="model" default="$(find diff_drive_pkg)/urdf/robot.urdf"/>
の部分でロードしたいurdfを指定している．
robot.launch（追加部分）
<launch>
<!-- 引数 -->
<arg name="paused" default="false"/>
<arg name="use_sim_time" default="true"/>
<arg name="gui" default="true"/>
<arg name="headless" default="false"/>
<arg name="debug" default="false"/>
<arg name="model" default="$(find diff_drive_pkg)/urdf/robot.urdf"/>
<!-- Gazeboの起動 -->
<include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
<arg name="debug" value="$(arg debug)" />
<arg name="gui" value="$(arg gui)" />
<arg name="paused" value="$(arg paused)"/>
<arg name="use_sim_time" value="$(arg use_sim_time)"/>
<arg name="headless" value="$(arg headless)"/>
</include>
<!--ロボットのURDFモデルをパラメータサーバにロードする-->
<param name = "robot_description" textfile = "$(arg model)"/>
<!--Gazeboでロボットを生成し，パラメータサーバからのその記述を受ける-->
<node name = "spawn_urdf" pkg = "gazebo_ros" type = "spawn_model" args = "-param robot_description -urdf -model diff_drive_robot"/>
<!-- robot_state_publisherの起動 -->
<node pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" name="robot_state_publisher">
<param name="publish_frequency" type="double" value="30.0" />
</node>
</launch>
右には，VScodeの拡張機能であるURDF previewにより表示させたものである．
左には，Gazeboに読み込んだものを表示している．
色がついていないことがわかる．
STEP3: Gazebo上での色情報と摩擦を追加
ここでは，各パーツに対してGazebo上で反映できる摩擦係数（クーロン摩擦モデルに関わる）と色情報を記述している．
摩擦係数は0だとつるつるに滑り，無限大だと全く滑らない．
mu1とmu2は接触時における2方向のそれぞれの摩擦係数らしい．
どの方向にも同様な滑りを再現したい場合は，mu1もmu2も同じ値に設定しておくとよいらしい．
URDF
URDF
<!-- ロボットの名前 -->
<robot name="diff_drive_robot">
<!-- ロボットの基準とするベースリンク -->
<link name="base_link"/>
<!-- ボディの作成 -->
<link name="body">
<visual>
<geometry>
<cylinder radius="0.2" length="0.15"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="red">
<color rgba="1.0 0.0 0.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<cylinder radius="0.2" length="0.15"/>]
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="1.0"/>
<inertia ixx="0.011875000000000002" iyy="0.011875000000000002" izz="0.020000000000000004" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- タイヤの作成 -->
<link name="wheel_left">
<visual>
<geometry>
<cylinder radius="0.15" length="0.05"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="blue">
<color rgba="0.0 0.0 1.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<cylinder radius="0.15" length="0.05"/>]
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.5"/>
<inertia ixx="0.002916666666666667" iyy="0.002916666666666667" izz="0.005625" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- タイヤの作成 -->
<link name="wheel_right">
<visual>
<geometry>
<cylinder radius="0.15" length="0.05"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="cyan">
<color rgba="0.0 1.0 1.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<cylinder radius="0.15" length="0.05"/>
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.5"/>
<inertia ixx="0.002916666666666667" iyy="0.002916666666666667" izz="0.005625" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- キャスターの作成 -->
<link name="caster_forward">
<visual>
<geometry>
<sphere radius="0.05"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="green">
<color rgba="0.0 1.0 0.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<sphere radius="0.05"/>
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.5"/>
<inertia ixx="3.000e-4" iyy="3.000e-4" izz="3.000e-4" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- キャスターの作成 -->
<link name="caster_backward">
<visual>
<geometry>
<sphere radius="0.05"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="black">
<color rgba="0.0 0.0 0.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<sphere radius="0.05"/>
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.5"/>
<inertia ixx="3.000e-4" iyy="3.000e-4" izz="3.000e-4" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- Lidar台の作成 -->
<link name="lidar_base">
<visual>
<geometry>
<box size="0.1 0.1 0.1"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="yellow">
<color rgba="1.0 1.0 0.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<box size="0.1 0.1 0.1"/>
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.15"/>
<inertia ixx="0.25" iyy="0.25" izz="0.25" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- Lidarの作成 -->
<link name="lidar_link">
<visual>
<geometry>
<cylinder radius="0.05" length="0.05"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="purple">
<color rgba="1.0 0.0 1.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<cylinder radius="0.05" length="0.05"/>
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.15"/>
<inertia ixx="0.125" iyy="0.125" izz="0.188" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- ################# ジョイント設定 ################## -->
<joint name="base_joint" type="fixed">
<origin xyz="0 0 0.15" rpy="0 0 0"/>
<parent link="base_link"/>
<child link="body"/>
</joint>
<joint name="wheel_left_joint" type="continuous">
<axis xyz="0 0 1"/>
<origin xyz="0 -0.225 0" rpy="1.57 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="wheel_left"/>
</joint>
<joint name="wheel_right_joint" type="continuous">
<axis xyz="0 0 1"/>
<origin xyz="0 0.225 0" rpy="1.57 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="wheel_right"/>
</joint>
<joint name="caster_forward_joint" type="fixed">
<origin xyz="-0.15 0 -0.1" rpy="0 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="caster_forward"/>
</joint>
<joint name="caster_backward_joint" type="fixed">
<origin xyz="0.15 0 -0.1" rpy="0 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="caster_backward"/>
</joint>
<joint name="lidar_base_joint" type="fixed">
<origin xyz="0.0 0.0 0.125" rpy="0 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="lidar_base"/>
</joint>
<joint name="lidar_joint" type="fixed">
<origin xyz="0.0 0.0 0.2" rpy="0 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="lidar_link"/>
</joint>
<!-- ################# Gazebo上の設定 ################## -->
<!-- 各パーツの情報を設定 -->
<gazebo reference="body">
<mu1>0.2</mu1>
<mu2>0.2</mu2>
<material>Gazebo/Red</material>
</gazebo>
<gazebo reference="wheel_left">
<mu1>0.2</mu1>
<mu2>0.2</mu2>
<material>Gazebo/Blue</material>
</gazebo>
<gazebo reference="wheel_right">
<mu1>0.2</mu1>
<mu2>0.2</mu2>
<material>Gazebo/Blue</material>
</gazebo>
<gazebo reference="caster_forward">
<mu1>0.0</mu1>
<mu2>0.0</mu2>
<material>Gazebo/Green</material>
</gazebo>
<gazebo reference="caster_backward">
<mu1>0.0</mu1>
<mu2>0.0</mu2>
<material>Gazebo/Black</material>
</gazebo>
<gazebo reference="lidar_base">
<mu1>0.0</mu1>
<mu2>0.0</mu2>
<material>Gazebo/Yellow</material>
</gazebo>
<gazebo reference="lidar_link">
<mu1>0.0</mu1>
<mu2>0.0</mu2>
<material>Gazebo/Purple</material>
</gazebo>
</robot>
追加部分
URDF（追加部分）
<!-- ################# Gazebo上の設定 ################## -->
<!-- 各パーツの情報を設定 -->
<gazebo reference="body">
<mu1>0.2</mu1>
<mu2>0.2</mu2>
<material>Gazebo/Red</material>
</gazebo>
<gazebo reference="wheel_left">
<mu1>0.2</mu1>
<mu2>0.2</mu2>
<material>Gazebo/Blue</material>
</gazebo>
<gazebo reference="wheel_right">
<mu1>0.2</mu1>
<mu2>0.2</mu2>
<material>Gazebo/Blue</material>
</gazebo>
<gazebo reference="caster_forward">
<mu1>0.0</mu1>
<mu2>0.0</mu2>
<material>Gazebo/Green</material>
</gazebo>
<gazebo reference="caster_backward">
<mu1>0.0</mu1>
<mu2>0.0</mu2>
<material>Gazebo/Black</material>
</gazebo>
<gazebo reference="lidar_base">
<mu1>0.0</mu1>
<mu2>0.0</mu2>
<material>Gazebo/Yellow</material>
</gazebo>
<gazebo reference="lidar_link">
<mu1>0.0</mu1>
<mu2>0.0</mu2>
<material>Gazebo/Purple</material>
</gazebo>
いい感じに色付けができた．URDF previewで左右の車輪の色を変えているのは，作成しているときに左右前後が視覚的にわかりやすくするためである．
STEP4: 差動駆動プラグインの追加
ここでは，差動駆動させるための設定をおこなう．
実際のロボットでは，ハードウェアドライバが/cmd_velや/odomインタフェースを 実装することになるが，シミュレーションでも同じようなことをする必要がある．これには，Gazeboのプラグインをロードするだけという単純作業で済む．特に差動駆動プラグインをロードすれば，cmd_velメッセージを介してロボットを制御することができる．
URDF
URDF
<!-- ロボットの名前 -->
<robot name="diff_drive_robot">
<!-- ロボットの基準とするベースリンク -->
<link name="base_link"/>
<!-- ボディの作成 -->
<link name="body">
<visual>
<geometry>
<cylinder radius="0.2" length="0.15"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="red">
<color rgba="1.0 0.0 0.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<cylinder radius="0.2" length="0.15"/>]
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="1.0"/>
<inertia ixx="0.011875000000000002" iyy="0.011875000000000002" izz="0.020000000000000004" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- タイヤの作成 -->
<link name="wheel_left">
<visual>
<geometry>
<cylinder radius="0.15" length="0.05"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="blue">
<color rgba="0.0 0.0 1.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<cylinder radius="0.15" length="0.05"/>]
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.5"/>
<inertia ixx="0.002916666666666667" iyy="0.002916666666666667" izz="0.005625" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- タイヤの作成 -->
<link name="wheel_right">
<visual>
<geometry>
<cylinder radius="0.15" length="0.05"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="cyan">
<color rgba="0.0 1.0 1.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<cylinder radius="0.15" length="0.05"/>
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.5"/>
<inertia ixx="0.002916666666666667" iyy="0.002916666666666667" izz="0.005625" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- キャスターの作成 -->
<link name="caster_forward">
<visual>
<geometry>
<sphere radius="0.05"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="green">
<color rgba="0.0 1.0 0.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<sphere radius="0.05"/>
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.5"/>
<inertia ixx="3.000e-4" iyy="3.000e-4" izz="3.000e-4" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- キャスターの作成 -->
<link name="caster_backward">
<visual>
<geometry>
<sphere radius="0.05"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="black">
<color rgba="0.0 0.0 0.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<sphere radius="0.05"/>
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.5"/>
<inertia ixx="3.000e-4" iyy="3.000e-4" izz="3.000e-4" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- Lidar台の作成 -->
<link name="lidar_base">
<visual>
<geometry>
<box size="0.1 0.1 0.1"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="yellow">
<color rgba="1.0 1.0 0.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<box size="0.1 0.1 0.1"/>
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.15"/>
<inertia ixx="0.25" iyy="0.25" izz="0.25" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- Lidarの作成 -->
<link name="lidar_link">
<visual>
<geometry>
<cylinder radius="0.05" length="0.05"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="purple">
<color rgba="1.0 0.0 1.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<cylinder radius="0.05" length="0.05"/>
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.15"/>
<inertia ixx="0.125" iyy="0.125" izz="0.188" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- ################# ジョイント設定 ################## -->
<joint name="base_joint" type="fixed">
<origin xyz="0 0 0.15" rpy="0 0 0"/>
<parent link="base_link"/>
<child link="body"/>
</joint>
<joint name="wheel_left_joint" type="continuous">
<axis xyz="0 0 1"/>
<origin xyz="0 -0.225 0" rpy="1.57 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="wheel_left"/>
</joint>
<joint name="wheel_right_joint" type="continuous">
<axis xyz="0 0 1"/>
<origin xyz="0 0.225 0" rpy="1.57 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="wheel_right"/>
</joint>
<joint name="caster_forward_joint" type="fixed">
<origin xyz="-0.15 0 -0.1" rpy="0 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="caster_forward"/>
</joint>
<joint name="caster_backward_joint" type="fixed">
<origin xyz="0.15 0 -0.1" rpy="0 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="caster_backward"/>
</joint>
<joint name="lidar_base_joint" type="fixed">
<origin xyz="0.0 0.0 0.125" rpy="0 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="lidar_base"/>
</joint>
<joint name="lidar_joint" type="fixed">
<origin xyz="0.0 0.0 0.2" rpy="0 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="lidar_link"/>
</joint>
<!-- ################# Gazebo上の設定 ################## -->
<!-- 各パーツの情報を設定 -->
<gazebo reference="body">
<mu1>0.2</mu1>
<mu2>0.2</mu2>
<material>Gazebo/Red</material>
</gazebo>
<gazebo reference="wheel_left">
<mu1>0.2</mu1>
<mu2>0.2</mu2>
<material>Gazebo/Blue</material>
</gazebo>
<gazebo reference="wheel_right">
<mu1>0.2</mu1>
<mu2>0.2</mu2>
<material>Gazebo/Blue</material>
</gazebo>
<gazebo reference="caster_forward">
<mu1>0.0</mu1>
<mu2>0.0</mu2>
<material>Gazebo/Green</material>
</gazebo>
<gazebo reference="caster_backward">
<mu1>0.0</mu1>
<mu2>0.0</mu2>
<material>Gazebo/Black</material>
</gazebo>
<gazebo reference="lidar_base">
<mu1>0.0</mu1>
<mu2>0.0</mu2>
<material>Gazebo/Yellow</material>
</gazebo>
<gazebo reference="lidar_link">
<mu1>0.0</mu1>
<mu2>0.0</mu2>
<material>Gazebo/Purple</material>
</gazebo>
<!--差動駆動プラグインをロードするための追加要素-->
<gazebo>
<!--差動駆動プラグインを指定-->
<plugin name="differential_drive_controller" filename="libgazebo_ros_diff_drive.so">
<!--left_wheel_jointとright_wheel_jointをそれぞれ左関節右関節に指定-->
<leftJoint>wheel_left_joint</leftJoint>
<rightJoint>wheel_right_joint</rightJoint>
<!--台座であるbase_linkをrobotBaseFrameに指定-->
<robotBaseFrame>base_link</robotBaseFrame>
<!--トレッドを0.45m，車輪直径0.30mとする-->
<wheelSeparation>0.45</wheelSeparation>
<wheelDiameter>0.30</wheelDiameter>
<!--車輪の状態を配信する設定にする-->
<publishWheelJointState>true</publishWheelJointState>
</plugin>
</gazebo>
</robot>
追加部分
URDF（追加部分）
<!--差動駆動プラグインをロードするための追加要素-->
<gazebo>
<!--差動駆動プラグインを指定-->
<plugin name="differential_drive_controller" filename="libgazebo_ros_diff_drive.so">
<!--left_wheel_jointとright_wheel_jointをそれぞれ左関節右関節に指定-->
<leftJoint>wheel_left_joint</leftJoint>
<rightJoint>wheel_right_joint</rightJoint>
<!--台座であるbase_linkをrobotBaseFrameに指定-->
<robotBaseFrame>base_link</robotBaseFrame>
<!--トレッドを0.45m，車輪直径0.30mとする-->
<wheelSeparation>0.45</wheelSeparation>
<wheelDiameter>0.30</wheelDiameter>
<!--車輪の状態を配信する設定にする-->
<publishWheelJointState>true</publishWheelJointState>
</plugin>
</gazebo>
STEP5: LiDARの追加
ここでは，センサを追加するための設定を記述する．
今回はセンサとしてLiDARを模擬する．LiDARを模擬するにあたって，
Gazeboのプラグインを利用する．
URDF
URDF
<!-- ロボットの名前 -->
<robot name="diff_drive_robot">
<!-- ロボットの基準とするベースリンク -->
<link name="base_link"/>
<!-- ボディの作成 -->
<link name="body">
<visual>
<geometry>
<cylinder radius="0.2" length="0.15"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="red">
<color rgba="1.0 0.0 0.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<cylinder radius="0.2" length="0.15"/>]
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="1.0"/>
<inertia ixx="0.011875000000000002" iyy="0.011875000000000002" izz="0.020000000000000004" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- タイヤの作成 -->
<link name="wheel_left">
<visual>
<geometry>
<cylinder radius="0.15" length="0.05"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="blue">
<color rgba="0.0 0.0 1.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<cylinder radius="0.15" length="0.05"/>]
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.5"/>
<inertia ixx="0.002916666666666667" iyy="0.002916666666666667" izz="0.005625" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- タイヤの作成 -->
<link name="wheel_right">
<visual>
<geometry>
<cylinder radius="0.15" length="0.05"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="cyan">
<color rgba="0.0 1.0 1.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<cylinder radius="0.15" length="0.05"/>
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.5"/>
<inertia ixx="0.002916666666666667" iyy="0.002916666666666667" izz="0.005625" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- キャスターの作成 -->
<link name="caster_forward">
<visual>
<geometry>
<sphere radius="0.05"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="green">
<color rgba="0.0 1.0 0.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<sphere radius="0.05"/>
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.5"/>
<inertia ixx="3.000e-4" iyy="3.000e-4" izz="3.000e-4" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- キャスターの作成 -->
<link name="caster_backward">
<visual>
<geometry>
<sphere radius="0.05"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="black">
<color rgba="0.0 0.0 0.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<sphere radius="0.05"/>
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.5"/>
<inertia ixx="3.000e-4" iyy="3.000e-4" izz="3.000e-4" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- Lidar台の作成 -->
<link name="lidar_base">
<visual>
<geometry>
<box size="0.1 0.1 0.1"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="yellow">
<color rgba="1.0 1.0 0.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<box size="0.1 0.1 0.1"/>
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.15"/>
<inertia ixx="0.25" iyy="0.25" izz="0.25" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- Lidarの作成 -->
<link name="lidar_link">
<visual>
<geometry>
<cylinder radius="0.05" length="0.05"/>
</geometry>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<material name="purple">
<color rgba="1.0 0.0 1.0 1.0"/>
</material>
</visual>
<collision>
<origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0.0"/>
<geometry>
<cylinder radius="0.05" length="0.05"/>
</geometry>
</collision>
<!--慣性-->
<inertial>
<mass value="0.15"/>
<inertia ixx="0.125" iyy="0.125" izz="0.188" ixy="0" ixz="0" iyz="0"/>
</inertial>
</link>
<!-- ################# ジョイント設定 ################## -->
<joint name="base_joint" type="fixed">
<origin xyz="0 0 0.15" rpy="0 0 0"/>
<parent link="base_link"/>
<child link="body"/>
</joint>
<joint name="wheel_left_joint" type="continuous">
<axis xyz="0 0 1"/>
<origin xyz="0 -0.225 0" rpy="1.57 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="wheel_left"/>
</joint>
<joint name="wheel_right_joint" type="continuous">
<axis xyz="0 0 1"/>
<origin xyz="0 0.225 0" rpy="1.57 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="wheel_right"/>
</joint>
<joint name="caster_forward_joint" type="fixed">
<origin xyz="-0.15 0 -0.1" rpy="0 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="caster_forward"/>
</joint>
<joint name="caster_backward_joint" type="fixed">
<origin xyz="0.15 0 -0.1" rpy="0 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="caster_backward"/>
</joint>
<joint name="lidar_base_joint" type="fixed">
<origin xyz="0.0 0.0 0.125" rpy="0 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="lidar_base"/>
</joint>
<joint name="lidar_joint" type="fixed">
<origin xyz="0.0 0.0 0.2" rpy="0 0 0"/>
<parent link="body"/>
<child link="lidar_link"/>
</joint>
<!-- ################# Gazebo上の設定 ################## -->
<!-- 各パーツの情報を設定 -->
<gazebo reference="body">
<mu1>0.2</mu1>
<mu2>0.2</mu2>
<material>Gazebo/Red</material>
</gazebo>
<gazebo reference="wheel_left">
<mu1>0.2</mu1>
<mu2>0.2</mu2>
<material>Gazebo/Blue</material>
</gazebo>
<gazebo reference="wheel_right">
<mu1>0.2</mu1>
<mu2>0.2</mu2>
<material>Gazebo/Blue</material>
</gazebo>
<gazebo reference="caster_forward">
<mu1>0.0</mu1>
<mu2>0.0</mu2>
<material>Gazebo/Green</material>
</gazebo>
<gazebo reference="caster_backward">
<mu1>0.0</mu1>
<mu2>0.0</mu2>
<material>Gazebo/Black</material>
</gazebo>
<gazebo reference="lidar_base">
<mu1>0.0</mu1>
<mu2>0.0</mu2>
<material>Gazebo/Yellow</material>
</gazebo>
<gazebo reference="lidar_link">
<mu1>0.0</mu1>
<mu2>0.0</mu2>
<material>Gazebo/Purple</material>
</gazebo>
<!--差動駆動プラグインをロードするための追加要素-->
<gazebo>
<!--差動駆動プラグインを指定-->
<plugin name="differential_drive_controller" filename="libgazebo_ros_diff_drive.so">
<!--left_wheel_jointとright_wheel_jointをそれぞれ左関節右関節に指定-->
<leftJoint>wheel_left_joint</leftJoint>
<rightJoint>wheel_right_joint</rightJoint>
<!--台座であるbase_linkをrobotBaseFrameに指定-->
<robotBaseFrame>base_link</robotBaseFrame>
<!--トレッドを0.25m，車輪直径0.07mとする-->
<wheelSeparation>0.45</wheelSeparation>
<wheelDiameter>0.15</wheelDiameter>
<!--車輪の状態を配信する設定にする-->
<publishWheelJointState>true</publishWheelJointState>
</plugin>
</gazebo>
<!-- Lidar(ydlidarを例にパラメータを設定) -->
<!-- GPU rayというタイプで作成 -->
<gazebo reference="lidar_link">
<sensor type="gpu_ray" name="head_ydlidar_sensor">
<pose>0 0 0 0 0 0</pose>
<visualize>true</visualize>
<update_rate>40</update_rate>
<ray>
<scan>
<horizontal>
<samples>700</samples>
<resolution>1</resolution>
<min_angle>-3.14159265358979</min_angle>
<max_angle>3.14159265358979</max_angle>
</horizontal>
</scan>
<range>
<min>0.12</min>
<max>8</max>
<resolution>0.72</resolution>
</range>
<noise>
<type>gaussian</type>
<!-- Noise parameters based on published spec for Hokuyo laser
achieving "+-30mm" accuracy at range < 10m. A mean of 0.0m and
stddev of 0.01m will put 99.7% of samples within 0.03m of the true
reading. -->
<mean>0.0</mean>
<stddev>0.01</stddev>
</noise>
</ray>
<plugin name="gazebo_ros_head_ydlidar_controller" filename="libgazebo_ros_gpu_laser.so">
<topicName>/scan</topicName>
<frameName>lidar_link</frameName>
</plugin>
</sensor>
</gazebo>
</robot>
追加部分
URDF（追加部分）
<!-- Lidar(ydlidarを例にパラメータを設定) -->
<!-- GPU rayというタイプで作成 -->
<gazebo reference="lidar_link">
<sensor type="gpu_ray" name="head_ydlidar_sensor">
<pose>0 0 0 0 0 0</pose>
<visualize>true</visualize>
<update_rate>40</update_rate>
<ray>
<scan>
<horizontal>
<samples>700</samples>
<resolution>1</resolution>
<min_angle>-3.14159265358979</min_angle>
<max_angle>3.14159265358979</max_angle>
</horizontal>
</scan>
<range>
<min>0.12</min>
<max>8</max>
<resolution>0.72</resolution>
</range>
<noise>
<type>gaussian</type>
<!-- Noise parameters based on published spec for Hokuyo laser
achieving "+-30mm" accuracy at range < 10m. A mean of 0.0m and
stddev of 0.01m will put 99.7% of samples within 0.03m of the true
reading. -->
<mean>0.0</mean>
<stddev>0.01</stddev>
</noise>
</ray>
<plugin name="gazebo_ros_head_ydlidar_controller" filename="libgazebo_ros_gpu_laser.so">
<topicName>/scan</topicName>
<frameName>lidar_link</frameName>
</plugin>
</sensor>
</gazebo>
これでURDFは完成である．
ここで，Gazebo, Rvizで確認したい．
robot_LRF.launch
robot_LRF.launch
<launch>
<!-- 引数 -->
<arg name="paused" default="false"/>
<arg name="use_sim_time" default="true"/>
<arg name="gui" default="true"/>
<arg name="headless" default="false"/>
<arg name="debug" default="false"/>
<arg name="model" default="$(find diff_drive_pkg)/urdf/robot_v04.urdf"/>
<!-- <arg name="model" default="$(find diff_drive_pkg)/urdf/robot_with_lidar.urdf"/> -->
<arg name="x" default="2.0"/>
<arg name="y" default="0"/>
<arg name="z" default="0"/>
<!-- Gazeboの起動 -->
<include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
<arg name="world_name" value="$(find turtlebot3_gazebo)/worlds/turtlebot3_world.world"/>
<arg name="debug" value="$(arg debug)" />
<arg name="gui" value="$(arg gui)" />
<arg name="paused" value="$(arg paused)"/>
<arg name="use_sim_time" value="$(arg use_sim_time)"/>
<arg name="headless" value="$(arg headless)"/>
</include>
<!--ロボットのURDFモデルをパラメータサーバにロードする-->
<param name = "robot_description" textfile = "$(arg model)"/>
<!--Gazeboでロボットを生成し，パラメータサーバからのその記述を受ける-->
<node name = "spawn_urdf" pkg = "gazebo_ros" type = "spawn_model" args = "-param robot_description -urdf -model diff_drive_robot -x $(arg x) -y $(arg y) -z $(arg z)"/>
<!-- robot_state_publisherの起動 -->
<node pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" name="robot_state_publisher">
<param name="publish_frequency" type="double" value="30.0" />
</node>
<!-- Rvizを起動 -->
<node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(find diff_drive_pkg)/rviz/robot.rviz"/>
</launch>
注意）Rvizの設定を保存したrvizファイルはあるものとしている．
本記事でのrvizファイル
robot.rviz
Panels:
- Class: rviz/Displays
Help Height: 85
Name: Displays
Property Tree Widget:
Expanded:
- /Global Options1
- /Status1
Splitter Ratio: 0.5
Tree Height: 674
- Class: rviz/Selection
Name: Selection
- Class: rviz/Tool Properties
Expanded:
- /2D Pose Estimate1
- /2D Nav Goal1
- /Publish Point1
Name: Tool Properties
Splitter Ratio: 0.5886790156364441
- Class: rviz/Views
Expanded:
- /Current View1
Name: Views
Splitter Ratio: 0.5
- Class: rviz/Time
Name: Time
SyncMode: 0
SyncSource: LaserScan
Preferences:
PromptSaveOnExit: true
Toolbars:
toolButtonStyle: 2
Visualization Manager:
Class: ""
Displays:
- Alpha: 0.5
Cell Size: 1
Class: rviz/Grid
Color: 160; 160; 164
Enabled: true
Line Style:
Line Width: 0.029999999329447746
Value: Lines
Name: Grid
Normal Cell Count: 0
Offset:
X: 0
Y: 0
Z: 0
Plane: XY
Plane Cell Count: 10
Reference Frame: <Fixed Frame>
Value: true
- Alpha: 1
Autocompute Intensity Bounds: true
Autocompute Value Bounds:
Max Value: 10
Min Value: -10
Value: true
Axis: Z
Channel Name: intensity
Class: rviz/LaserScan
Color: 255; 255; 255
Color Transformer: Intensity
Decay Time: 0
Enabled: true
Invert Rainbow: false
Max Color: 255; 255; 255
Min Color: 0; 0; 0
Name: LaserScan
Position Transformer: XYZ
Queue Size: 10
Selectable: true
Size (Pixels): 3
Size (m): 0.05000000074505806
Style: Flat Squares
Topic: /scan
Unreliable: false
Use Fixed Frame: true
Use rainbow: true
Value: true
- Alpha: 1
Class: rviz/RobotModel
Collision Enabled: false
Enabled: true
Links:
All Links Enabled: true
Expand Joint Details: false
Expand Link Details: false
Expand Tree: false
Link Tree Style: Links in Alphabetic Order
base_link:
Alpha: 1
Show Axes: false
Show Trail: false
body:
Alpha: 1
Show Axes: false
Show Trail: false
Value: true
caster_backward:
Alpha: 1
Show Axes: false
Show Trail: false
Value: true
caster_forward:
Alpha: 1
Show Axes: false
Show Trail: false
Value: true
lidar_base:
Alpha: 1
Show Axes: false
Show Trail: false
Value: true
lidar_link:
Alpha: 1
Show Axes: false
Show Trail: false
Value: true
wheel_left:
Alpha: 1
Show Axes: false
Show Trail: false
Value: true
wheel_right:
Alpha: 1
Show Axes: false
Show Trail: false
Value: true
Name: RobotModel
Robot Description: robot_description
TF Prefix: ""
Update Interval: 0
Value: true
Visual Enabled: true
- Class: rviz/TF
Enabled: true
Frame Timeout: 15
Frames:
All Enabled: true
base_link:
Value: true
body:
Value: true
caster_backward:
Value: true
caster_forward:
Value: true
lidar_base:
Value: true
lidar_link:
Value: true
odom:
Value: true
wheel_left:
Value: true
wheel_right:
Value: true
Marker Alpha: 1
Marker Scale: 1
Name: TF
Show Arrows: true
Show Axes: true
Show Names: true
Tree:
odom:
base_link:
body:
caster_backward:
{}
caster_forward:
{}
lidar_base:
lidar_link:
{}
wheel_left:
{}
wheel_right:
{}
Update Interval: 0
Value: true
Enabled: true
Global Options:
Background Color: 48; 48; 48
Default Light: true
Fixed Frame: odom
Frame Rate: 30
Name: root
Tools:
- Class: rviz/Interact
Hide Inactive Objects: true
- Class: rviz/MoveCamera
- Class: rviz/Select
- Class: rviz/FocusCamera
- Class: rviz/Measure
- Class: rviz/SetInitialPose
Theta std deviation: 0.2617993950843811
Topic: /initialpose
X std deviation: 0.5
Y std deviation: 0.5
- Class: rviz/SetGoal
Topic: /move_base_simple/goal
- Class: rviz/PublishPoint
Single click: true
Topic: /clicked_point
Value: true
Views:
Current:
Class: rviz/Orbit
Distance: 9.972949981689453
Enable Stereo Rendering:
Stereo Eye Separation: 0.05999999865889549
Stereo Focal Distance: 1
Swap Stereo Eyes: false
Value: false
Field of View: 0.7853981852531433
Focal Point:
X: 0
Y: 0
Z: 0
Focal Shape Fixed Size: true
Focal Shape Size: 0.05000000074505806
Invert Z Axis: false
Name: Current View
Near Clip Distance: 0.009999999776482582
Pitch: 0.9503982067108154
Target Frame: <Fixed Frame>
Yaw: 0.01539910864084959
Saved: ~
Window Geometry:
Displays:
collapsed: false
Height: 991
Hide Left Dock: false
Hide Right Dock: true
QMainWindow State: 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
Selection:
collapsed: false
Time:
collapsed: false
Tool Properties:
collapsed: false
Views:
collapsed: true
Width: 1033
X: 9
Y: 38
Gazebo上で見えている青色はLiDARで使用されているレーザを可視化したものである．可視化するか否かはURDFの<visualize>true</visualize>で指定できる．trueが可視化して，falseが可視化しない．
このときに見られるトピック一覧
rostopic list
/clicked_point
/clock
/cmd_vel
/gazebo/link_states
/gazebo/model_states
/gazebo/parameter_descriptions
/gazebo/parameter_updates
/gazebo/performance_metrics
/gazebo/set_link_state
/gazebo/set_model_state
/initialpose
/joint_states
/move_base_simple/goal
/odom
/rosout
/rosout_agg
/scan
/tf
/tf_static
/cmd_velがあり，そのトピックにメッセージを配信すれば，動かせる．
実験
「/cmd_velがあり，そのトピックにメッセージを配信すれば，動かせる．」
ということなので，turtlebot3_teleopパッケージのノードを使わせていただくこととする．
robot_LRF_Move.launch
robot_LRF_Move.launch
<launch>
<!-- 引数 -->
<arg name="paused" default="false"/>
<arg name="use_sim_time" default="true"/>
<arg name="gui" default="true"/>
<arg name="headless" default="false"/>
<arg name="debug" default="false"/>
<arg name="model" default="$(find diff_drive_pkg)/urdf/robot_v04.urdf"/>
<!-- <arg name="model" default="$(find diff_drive_pkg)/urdf/robot_with_lidar.urdf"/> -->
<arg name="x" default="2.0"/>
<arg name="y" default="0"/>
<arg name="z" default="0"/>
<!-- Gazeboの起動 -->
<include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
<arg name="world_name" value="$(find turtlebot3_gazebo)/worlds/turtlebot3_world.world"/>
<arg name="debug" value="$(arg debug)" />
<arg name="gui" value="$(arg gui)" />
<arg name="paused" value="$(arg paused)"/>
<arg name="use_sim_time" value="$(arg use_sim_time)"/>
<arg name="headless" value="$(arg headless)"/>
</include>
<!--ロボットのURDFモデルをパラメータサーバにロードする-->
<param name = "robot_description" textfile = "$(arg model)"/>
<!--GazeboでTortoiseBotを生成し，パラメータサーバからのその記述を受ける-->
<node name = "spawn_urdf" pkg = "gazebo_ros" type = "spawn_model" args = "-param robot_description -urdf -model diff_drive_robot -x $(arg x) -y $(arg y) -z $(arg z)"/>
<!-- robot_state_publisherの起動 -->
<node pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" name="robot_state_publisher">
<param name="publish_frequency" type="double" value="30.0" />
</node>
<!-- Rvizを起動 -->
<node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(find diff_drive_pkg)/rviz/robot.rviz"/>
</launch>
<!-- teleop nodeを起動 -->
<node name="teleop" pkg="turtlebot3_teleop" type="turtlebot3_teleop_key" output="screen" />
今はいくつかの設定をしていないことによるWarningがあるが，とりあえず無視して実験している．
見づらい場合は，別ターミナルでteleopだけ起動させることもできる．
PCのスペックのためか少し動作が遅いため，動画は16倍速にしている．
感想
今回初めて，URDFの中でセンサ類を記述した．いい感じにロボット作成からGazeboでのシミュレーション環境の構築にまで落とし込むことができた．
この一連の流れはロボットがいくら複雑になろうとも変わらないところであるため，記録用としてまとめた．
ただ，これ以上複雑になってくると，URDFが非常に膨大になって管理しにくくなってくることが懸念される．
そのため，次回ではURDFをxacroファイルで作り直したものをまとめることとする．
非常にコンパクトになるとともに，管理もしやすくなる．
参考文献