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GazeboのTurtlebotにHokuyoセンサーを導入する方法

Posted at 2019-04-22

#始めに
株式会社テクノロードさんにインターンシップで行かせて頂き、ROSを勉強しました。
今回はその中からTurtlebotのセンサーをカメラからレーザーレンジであるHokuyoに変更する方法をまとめました。
株式会社テクノロードさんは、ロボット関係等の試作・受託開発を行っている会社です。
https://techno-road.com/

##環境
今回は以下の環境で行いました。
・ubuntu16.04LTS
・kinetic
・SSDによるデュアルブート
・GTX760M

kineticのインストールは以下をご覧下さい。
http://wiki.ros.org/ja/kinetic/Installation/Ubuntu

##前提

・ROSのkineticが入っている。
・GazeboのシュミレータでTurtlebotが起動出来る。

具体的には以下のコマンドが出来れば大丈夫です。

$roslaunch turtlebot_gazebo turtlebot_world.launch
$roslaunch turtlebot_gazebo gmapping_demo.launch

稀にシュミレーターが上手く起動しない場合がありますが、
そのような時はUbuntuのシステム設定→ソフトウェアとアップデート
→追加のドライバーから、パソコンのGPUドライバーを入れてみると起動出来る場合があります。
また、レーザーレンジを導入後gazebo上でセンサーが貫通している場合も、ドライバーを確認してみて下さい。

##1.hokuyoのurdfファイルを作る
まず、hokuyoセンサーの情報を記述したurdfファイルを作ります。
有り難い事に、見た目を決めるdaeファイルは予め用意されていますのでそちらを使います。

まずはセンサーフォルダに移動して、ファイルを作成します。

cd $ROS_ROOT/../turtlebot_description/urdf/sensors
sudo gedit hokuyo.urdf.xacro

そして、以下をコピペして保存します。

hokuyo.urdf.xacro

<?xml version="1.0"?>
<robot name="sensor_hokuyo" xmlns:xacro="http://ros.org/wiki/xacro">
  <xacro:include filename="$(find turtlebot_description)/urdf/turtlebot_gazebo.urdf.xacro"/>
  <xacro:include filename="$(find turtlebot_description)/urdf/turtlebot_properties.urdf.xacro"/>

  <xacro:macro name="sensor_hokuyo" params="parent">
    <link name="hokuyo_link">
      <collision>
        <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
        <geometry>
          <box size="0.1 0.1 0.1"/>
        </geometry>
      </collision>
      <visual>
        <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
        <geometry>
          <mesh filename="package://gazebo_plugins/test/multi_robot_scenario/meshes/laser/hokuyo.dae"/>
        </geometry>
      </visual>
      <inertial>
        <mass value="1e-5" />
        <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
        <inertia ixx="1e-6" ixy="0" ixz="0" iyy="1e-6" iyz="0" izz="1e-6" />
      </inertial>
    </link>
    <joint name="hokuyo_joint" type="fixed">
      <!--<axis xyz="0 0 1" />-->
      <origin xyz="0.08 0 0.430" rpy="0 0 0"/>
      <parent link="${parent}"/>
      <child link="hokuyo_link"/>
     </joint>
     <!-- Hokuyo sensor for simulation -->
  <gazebo reference="hokuyo_link">
    <sensor type="ray" name="head_hokuyo_sensor">
      <pose>0 0 0 0 0 0</pose>
      <visualize>true</visualize>
      <update_rate>40</update_rate>
      <ray>
        <scan>
          <horizontal>
            <samples>360</samples>
            <resolution>0.25</resolution>
            <min_angle>0</min_angle>
            <max_angle>6.28319</max_angle>
          </horizontal>
        </scan>
        <range>
          <min>0.10</min>
          <max>30.0</max>
          <resolution>0.01</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_hokuyo_controller" filename="libgazebo_ros_laser.so">
        <topicName>scan</topicName>
        <frameName>hokuyo_link</frameName>
      </plugin>
    </sensor>
  </gazebo>
</xacro:macro>
</robot>

このファイルの簡単な説明については、後程紹介します。

##2.関連付けをする
次に、今作ったファイルが呼び出される様に関連付けを行います。

センサーファイルを作った場所から以下のコマンドで別のディレクトリに移動して、新しくHokuyo用のファイルを作ります。

$ cd ../../robots/
$ sudo cp kobuki_hexagons_asus_xtion_pro.urdf.xacro kobuki_hexagons_hokuyo.urdf.xacro

次に作ったファイルを開き、先程のhokuyo.urdf.xacroと関連付けを行います。

$ sudo gedit kobuki_hexagons_hokuyo.urdf.xacro

変更する点は、以下の一行を消し