ROS2の勉強 第9弾：LiDAR（YDLIDAR）

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はじめに

ROS2(バージョンアップしたROS)を難なく扱えるようになることが目的である．その第8弾として，「LiDAR（YDLIDAR）」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	llvmpipe (LLVM 13.0.1, 128 bits)
OS	Ubuntu

Ubuntu

リリース	22.04.1 LTS 64ビット
カーネル	Linux 5.15.0-1015-raspi arm64

ROS2

Distribution	Humble

Raspberry Piも他のPCと一括して管理できるようにTeamViewerでリモートアクセスを可能にしたが，
その時の話はまた今度．

LiDAR

メーカー	YDLIDAR
シリーズ	X2

ROSでYDLIDARを扱う

過去の記事では，ROS1（Noetic）でYDLIDARを使えるように環境構築した．
詳しくは以下を参照されたい．

本記事では，ROS1（Noetic）-> ROS2（Humble）の環境変更に伴って，同様にYDLIDARを使うためのまとめである．

ROS2でのYDLIDAR

ROS1のとき同様，YDLIDARがgithubでそれ用のパッケージを用意してくれていたみたいである

これで，また簡単に環境が構築できると思ったが，現実にはそうはいかなかった．
ROS2 Humbleにまだ対応していないためか，ビルドが通らない．以下では順を追ってどこでうまくいかず，どのように解決したのかについて記述する．

環境構築

まず，公式GitHubからレポジトリをROS2のワークスペースに持ってくる．

git cloneでレポジトリを持ってくる

git clone https://github.com/YDLIDAR/ydlidar_ros2_driver.git

早速ビルド

ビルド

cd ydlidar_ros2_ws
colcon build --symlink-install

が，ここでエラーが発生！

これは，レポジトリのREADMEでも書いてあったもので，想定済みのエラーである．単にydlidar_sdkがないとのことなので，これを別でインストールしてくる必要があるとの催促がある．

YDLidar-SDKの構築

以下のレポジトリに従って，構築していく．

Install CMake

sudo apt install cmake pkg-config

Install Extra

sudo apt-get install swig
sudo apt-get install python3-pip

早速ビルドする．

ビルド

git clone https://github.com/YDLIDAR/YDLidar-SDK.git
mkdir YDLidar-SDK/build
cd YDLidar-SDK/build
cmake ..
make
sudo make install

PythonAPI用にインストール

cd YDLidar-SDK
pip install .

これにより，~/YDLidar-SDK/build内にテストプログラムが生成されているので，それで接続チェックをする．YDLIDAR X2をRaspberry PiのUSBポートに接続．以下のコマンドにて権限を付与．

権限の付与

sudo chmod 777 /dev/ttyUSB0

人によって，ttyUSB0の数字は変わるかもしれない．私の環境では，Raspberry PiのUSBポートにYDLIDAR X2のみを接続しているため分かりやすい．

テストを実行

テスト実行

cd ~/YDLidar-SDK/build
./tri_test

テスト結果

今回使用しているLiDARはBaudrateが115200なので，0番を選択して，通信は一方通信yesと選択することで，読みにいってくれている．

接続完了後，スキャンデータを受け取っていることがログから確認できる．

ydlidar_ros2_driverの構築

失敗（修正前）

では，準備も整い早速ビルドしてみる

ビルド

colcon build --symlink-install

だが，別の内容でビルドエラー！ここから5時間以上の奮闘．．．

上記のエラー内容を見ると，どうもプログラムがおかしそうだということで修正を試みた．
修正箇所はエラー内容から把握するに，同じようなところで21箇所あるようだ．

問題箇所

node->declare_parameter("port");

ただ，何が問題であるかは分からなかったため，とりあえずdeclare_parameter関数を調べた．

同じようなエラーで困っているというIssueを見つけた．
どうもROSのディストリビューションによって作り方が異なるのか，バージョンがあっていないからバージョンをちゃんと合わせて使ってみてという回答を見た．そのため，そのGitHubにおいてHumble仕様ではどのようにdeclare_parameter関数が使われているのか調べると，以下のようにあった．

Humbleでの関数

node->declare_parameter<std::string>("port");

問題箇所との違いは，関数名と引数の間に型を置いているのかどうかだけである．
これが原因であった．すべての箇所をそれぞれふさわしいデータ型に合わせて編集した．

追記

文字型 -> <std::string>
整数型 -> <std::int16_t>
小数型 -> <std::float_t>
論理型 -> <bool>

成功（修正後）

再度ビルド

colcon build --symlink-install

見事ビルドに成功！一度目のビルドで少し警告は出てくるが，2回目以降出てこない．内容は，単に使っていない変数がありますよとのことなので，特に気にすることもないと思われる．

検証

以下のようにYDLidarに合わせた設定をyamlファイルに書き込んでおく．

ydlidar.yaml

ydlidar_ros2_driver_node:
  ros__parameters:
    port: /dev/ttyUSB0
    frame_id: laser_frame
    ignore_array: ""
    baudrate: 115200
    lidar_type: 1
    device_type: 0
    sample_rate: 3
    abnormal_check_count: 4
    resolution_fixed: true
    reversion: false
    inverted: true
    auto_reconnect: true
    isSingleChannel: true
    intensity: false
    support_motor_dtr: true
    angle_max: 180.0
    angle_min: -180.0
    range_max: 12.0
    range_min: 0.1
    frequency: 5.0
    invalid_range_is_inf: false

この設定については，次の記事を参考にしている．

launchファイルも上記の記事に従って，編集しているため参照されたい．

実行

実行コマンド

ros2 launch ydlidar_ros2_driver ydlidar_launch_view.py

うまくyamlファイルが反映されていない時は，再度colcon buildしてから実行を試みると良い．

上記のコマンドは，Rviz上でYDLIDAR X2で取得したレーザトピックを表示してくれる設定で，YDLIDARの起動とRvizの起動をしてくれる．その時の様子を動画像で，下に示す．

感想

今回は，思った以上に大変な作業であった．久しぶりにデバッグの地獄を垣間見れた感じであった．ただ，5時間でうまくいったため，それは良かった．これで，最新のROS2（Humble）でも手持ちのLiDARを動かせるようになった．ここからは，Twitterで教えてもらったLiDARだけでのSLAMというものをしてみたい．非常に楽しみである．

ここを参考にするとよいみたい．ちょうど，YDLidarだけど，ROS1なので，これもROS2仕様にできたらと思う．

参考文献