環境

この記事は以下の環境で動いています。

項目	値
CPU	Core i5-8250U
Ubuntu	22.04
ROS2	Humble

概要

LIDARはロボットでよく使われるセンサーの1つで、距離が高精度に分かるために特に移動ロボットで重宝されます。しっかりしたものはWebカメラなどに比べると高価でしたが、最近中国製の安価な物が発売されています。今回は1万円台のYDLIDAR X4を使ってみます。

YDLIDARのwebサイトより

X4の購入

switch scienceで16,000円ほどで買えます。
最近はAmazonでも購入できます。Aliexpressでも少し安く購入できます。

梱包・内容物

内容物は以下です。

YDLIDAR本体
USB変換基板(+ケーブル)
予備モーターベルト
USBケーブル
固定用ねじ（M2.3）x5
合格証

YDLIDAR本体には6ピンのシリアルインターフェイスしかありません。変換基板経由でUSBアクセスできます。

接続&udev追加

変換基板にはUSB microBコネクタがついていますが、片方は電力専用です。X4の消費電力が1ポートで出せる電力ギリギリの様で、接続する機器やUSBハブの有無によってモーター始動時に電源が落ちることがあります。
セルフパワーのUSBハブを使うなり、追加の電源を電力専用のUSBにつなぎましょう。

UbuntuPCにUSB接続が出来ると/dev/ttyUSB0として見えます。このままでも使えますが、別のデバイスとの兼ね合いで名前が変わってしまうので、udevにルールを追加します。以下のファイルを作成します。

/etc/udev/rules.d/99-ydlidar.rules

KERNEL=="ttyUSB*", ATTRS{idVendor}=="10c4", ATTRS{idProduct}=="ea60", MODE:="0666", GROUP:="dialout",  SYMLINK+="ydlidar"

SiliconLabのCP210xをYdlidarX4を区別する手掛かりにしています。これでYdLidarX4をつなぐと/dev/ydlidarと見えます。

ROSと接続(on Ubuntu)

YdliderSDKのインストール

ydlidarX4のドライバーノードをビルドするには、ライブラリであるYdlidarSDKのビルドとインストールが必要です。
以下のコマンドを実行してください。/usr/local以下にファイルが置かれます。

YdlidarSDKのインストール

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

ros2driverの準備

公式のROS2のROSノードがあります。~~ただし最新のHumbleに対応していなく手直しが必要です。~~
masterブランチはまだROS2 Humbleに対応していなく、'humble'ブランチにcheckoutが必要です
(2023年8月に本家レポジトリでhumbleブランチが追加されました)。

YDLIDAR本家リポジトリ
git clone git@github.com:YDLIDAR/ydlidar_ros2_driver.git -b humbleでブランチをcloneできます。

起動の準備

ydlidar_ros2_driver/launch/X4_for_srs.launch.py(Forkリポジトリで追加したファイル)

#!/usr/bin/python3

from launch import LaunchDescription
from launch_ros.actions import Node
from ament_index_python.packages import get_package_share_directory
import os

def generate_launch_description():

    return LaunchDescription([
        Node(package='ydlidar_ros2_driver',
             executable='ydlidar_ros2_driver_node',
             namespace='/device/front_laser',
             output='screen',
             emulate_tty=True,
             parameters=[os.path.join(
                 get_package_share_directory('ydlidar_ros2_driver'), 'params', 'X4_for_srs.yaml')],
             )
    ])

ydlidar_ros2_driver/params/X4_for_srs.yaml

/**:
  ros__parameters:
    port: /dev/ydlidar
    frame_id: front_laser_link
    ignore_array: ""
    baudrate: 128000
    lidar_type: 1
    device_type: 0
    sample_rate: 5
    abnormal_check_count: 4
    fixed_resolution: true
    reversion: true
    inverted: true
    auto_reconnect: true
    isSingleChannel: false
    intensity: false
    support_motor_dtr: true
    angle_max: 180.0
    angle_min: -180.0
    range_max: 12.0
    range_min: 0.1
    frequency: 10.0
    invalid_range_is_inf: false
    intensity_bit: 8

paramファイルでは以下のパラメーターを設定します。

param名	説明	X4での設定値
frame_id	出力するscanトピックのframe_idの値	(ユーザー指定値)
ignore_array	特定の範囲のデータを無視する	""(空白)
baudrate	YdlidarX4とのUARTのbaudrate	128000
lidar_type	測距方式	1(TYPE_TRIANGLE)
device_type	デバイスとの通信方式	0(YDLIDAR_TYPE_SERIAL)
sample_rate	x1000した値が1秒間に測距する点数(X4は5固定)	5
abnormal_check_count	エラーチェックの閾値	4
fixed_resolution	1scanでのデータ数が一定になるように補正するか	true
reversion	出力をZ軸で180deg回転、falseだとmotorがある側がX軸になる	true
inverted	出力がX軸で180deg回転、LIDARを上下逆に取り付けた時に変更	true
auto_reconnect	接続断で自動接続するか	true
isSingleChannel	通信プロトコルに関わる値?	false
intensity	intensity出力を使用するか(X4はintensity非対応)	false
support_motor_dtr	DTRをモーター制御で使用するか	true
angle_max	有効な角度範囲(これを超えた値はinvalid_range_is_infで決まる値に上書きされる)	180
angle_min	有効な角度範囲(々)	-180
range_max	有効な距離範囲(々)	12.0
angle_min	有効な距離範囲(々)	0.1
frequency	測距デバイスの回転速度(X4では未サポート)	10
invalid_range_is_inf	無効な測距値の値の指定 false:0, true:inf	true

ビルド&実行

ビルド

source /opt/ros/humble/setup.bash
cd ros2_ws
colcon build

実行

ros2 launch ydlidar_ros2_driver X4_for_srs.launch.py

コマンドを打つとYDLIDARが回転を始めます。/device/ydlidar/scanトピックで情報を見ることができます。
Rviz2でも「LaserScan」のdisplayプラグインで観測情報を見ることが出来ます。Publisher側でQoSがBestEffortに設定されているため、Rviz側でも「Topic」の「Reliability Policy」を「Best Effort」に設定する必要があります。

参考

$99と$400のLIDAR（360度レーザー距離測定機）を動かしてみた

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