#プログラミング ROS< ps4のコントローラでカメ操作 >

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42弾として，「ps4のコントローラでカメ操作」を扱う．

環境

コンピュータ


デバイス	raspberry pi 4 Model B
メモリ	3.7 GiB
Graphics	V3D 4.2
OS	Ubuntu

Ubuntu


リリース	20.04.2 LTS (Focal Fossa) 64ビット
カーネル	Linux 5.4.0-1035-raspi aarch64
MATE	1.24.0

ROS


Distribution	noetic

コントローラ


メーカー	SONY
シリーズ	DUALSHOCK4 Wireless Controller

ジョイパッド

ジョイパッドやジョイスティックはロボットを遠隔で操作するためによく使われる．ここでは，PS4のコントローラを使って，シミュレーション状のカメを動かす．

環境構築

必要なパッケージをインストール

ds4drv

sudo pip install ds4drv

joy

sudo apt install ros-noetic-joy

これで準備できた．今回は使っていないが，joyの代わりに次のようなパッケージも存在するようだ．

pyPS4Controller (option)

sudo pip install pyPS4Controller

参考

接続手順

①PCのBluetooth機能をオンであることを確認する

②ds4drvを起動

sudo ds4drv

③PS4コントローラを接続

PSボタンとSHAREボタンを同時に押す．すると，PS4コントローラのライトが白く点滅する．あとは，接続するのを待つだけ．

これで，PS4のコントローラは接続できたが，まだ入力情報は取得できない．そこで，joyが登場する．

PS4の入力情報を配信する手順

①roscoreでマスタを立ち上げる

roscore

②joyノードを起動

rosrun joy joy_node

これで，/joyにトピックを配信する．
rostopic echo /joyにより，コントローラからの入力を確認することができる．

/joyの配信トピックとps4ボタンの対応

なお，axesについては，13以降ボタンを認識しており，6～12についてはよくわからない．なので，すべてを説明はできていない．しかし，必要になってくるであろう部分は網羅できていると考える．また，タッチパッドについては認識していなかった．タッチパッドも対応させる方法はあったはずだが，調べていない．

実装

ここでは，ps4のコントローラを用いて，turtlesimを動かすので，必要な実行ファイルは次のとおりである．

概要

ds4drv
joy_node
turtlesim
joy_to_twist

turtlesimは/turtlesim1/cmd_velというトピックを購読しており，そのトピックの配信情報に応じて動く．一方で，joy_nodeは/joyというトピックを配信している．本当は，コントローラの入力すなわち/joyの配信情報を/turtlesim1/cmd_velに伝えたい．その仲介を担うのに必要なのが，joy_to_twistである．これは，既存のプログラムではなく，単に「/joyを購読してcmd_velを配信する」という自作プログラムである．これは，よくコントローラを用いるときに作られるものである．過去にkey_to_twistを学習した．

これを参考に作っていくことにする．

joy_to_twist

今回は，左のジョイスティックだけを使って，カメを動かしていくので，非常にシンプルなjoy_to_twistプログラムとなった．

joy_to_twist.py

#! /usr/bin/env python3

import rospy
from sensor_msgs.msg import Joy
from geometry_msgs.msg import Twist

def control(msg, twist_pub):#joy to twist
    L_horizontal = msg.axes[0]  #左ジョイスティック（左右）
    L_vertical = msg.axes[1]    #左ジョイスティック（上下）
    circle = msg.buttons[13]
    velocity = [L_horizontal*(1+circle), L_vertical*(1+circle)]

    t = Twist() #Twistのインスタンスを生成

    t.angular.z, t.linear.x = velocity #twistにjoyから取得したデータを当てはめる

    twist_pub.publish(t)    #twistを配信

if __name__ == '__main__':
    #ノードの初期化
    rospy.init_node('joy_to_twist')
    #配信準備
    twist_pub = rospy.Publisher('/turtle1/cmd_vel', Twist, queue_size=1)
    #購読
    rospy.Subscriber('/joy', Joy, control, twist_pub)

    rospy.spin()

launchファイル

実行するプログラムはそろったので，launchファイルにまとめておく．ただし，ds4drvは含めない．これは，はじめにps4のコントローラに接続するものであるから，コマンドラインで実行する．

joy_lesson.launch

<launch>
    <include file="$(find joy)/launch/ps4joy.launch"/>
    <node name="turtle" pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" output="screen"/>
    <node name="joy_to_twist" pkg="joy_lesson" type="joy_to_twist.py" output="screen"/>
</launch>

実行してみる

roslaunch joy_lesson joy_lesson.launch

実際につながったか確認する．

rostopic info /turtlesim1/cmd_vel

確かに，cmd_velがjoyの入力をjoy_to_twistを介して受け取れていることが確認できる．

実行

ps4コントローラ接続

sudo ds4drv

USBポートにアクセス権限を与える

sudo chmod 666 /dev/ttyUSB0

実行

roslaunch joy_lesson joy_lesson.launch

これらすべての実行様子を動画像で下に示す．

上で示したjoy_to_twist.pyにあるように，基本的に左ジョイスティックで操作し，〇を押しながら操作するとカメが2倍の速さで進むようにプログラムしている．うまくカメが操作できていることが分かる．

感想

ようやく，ROS上でのps4のコントローラの扱い方を理解した．過去に一度挑戦したことはあったが，ROS自体があまり理解できていなかったこともあり，挫折したが，今回でしっかりと理解できた．今回は，シミュレーションのカメを動かすだけであったが，近々，実際のロボットを動かすつもりである．

参考文献

実用ロボット開発のためのROSプログラミング
　　　　　　　　西田健，森田賢，岡田浩之，原祥尭，
　　　　　　　　山崎公俊，田向権，垣内洋平，大川一也，
　　　　　　　　斎藤功，田中良道，有田裕太，石田祐太郎共著
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　森北出版株式会社　発行

ROSの勉強 第42弾：ps4のコントローラでカメ操作