[Ubuntu20.04] ROS-noeticインストールからturtlebot3のSLAMシュミレーションまで

ROS-noeticでSLAMシミュレーション

SLAMを試してみたいと思ったので、入り口としてお試し。

• インストール
• シミュレーション実行
• SLAM、mapping

環境
ubuntu 20.04

ROSのインストール

ROS-noeticのインストールは、手っ取り早く行うには、ROBOTISのshellを使うといいと思います。

$ git clone https://github.com/ROBOTIS-GIT/robotis_tools.git
$ cd robotis_tools
$ chmod 755 ./install_ros_noetic.sh
$ bash ./install_ros_noetic.sh

この方法でインストールすると、~/.bashrcに
alias cw='cd ~/catkin_ws'
alias cs='cd ~/catkin_ws/src'
alias cm='cd ~/catkin_ws && catkin_make'
のショートカットが作成され便利です。
cs,cmは結構使います。
即座に反映させたい場合は

source ~/.bashrc

と打ち込んでください

ワークスペースの作成

上記のshellでインストールすればcatkin_wsというワークスペースができますので飛ばしてください。
それ以外の方法でインストールした人は、ワークスペースを作成します、名前(ここではcatkin_ws)はなんでもいいです。

cd
$ mkdir -p ~/catkin_ws/src
$ cd ~/catkin_ws/src
$ catkin_init_workspace
$ cd ~/catkin_ws && catkin_make

turtlebot3のシミュレーション環境の作成

branchをnoetic-devに指定して、パッケージをインストール

$ cd
$ cd ~/catkin_ws/src
$ git clone -b noetic-devel https://github.com/ROBOTIS-GIT/turtlebot3_msgs.git
$ git clone -b noetic-devel https://github.com/ROBOTIS-GIT/turtlebot3.git
$ cd ~/catkin_ws && catkin_make

turtlebot3にはBurger, Waffle, Waffle Piの３種類あるので、指定しなけれなりません。どれでもいいですが、今回はBurgerを選ぶことにします。

毎度 export TURTLEBOT3_MODEL=burger を打ちたくないので、bashrcに書き込みます。
(エディターは使い慣れているもので)

$ gedit ~/.bashrc

最後の行に

export TURTLEBOT3_MODEL=burger

を書き込んで保存し閉じます。

$ source ~/.bashrc

で反映させます。(今後TURTLEBOT3_MODELが不明的なエラー出たらまたこれを実行してください)

turtlebot3のシミュレーターのインストール

$ cd ~/catkin_ws/src
$ git clone -b noetic-devel https://github.com/ROBOTIS-GIT/turtlebot3_simulations.git
$ cd ~/catkin_ws && catkin_make

シミュレーターの実行[RViz]

$ roslaunch turtlebot3_fake turtlebot3_fake.launch

これでturtlebot3が立ち上がリます。

以下のコマンドでキーボード操作できるようになります、”新しいターミナルで”実行してください。

$ roslaunch turtlebot3_teleop turtlebot3_teleop_key.launch

シミュレーターの実行[Gazebo]

ターミナルをすべて終了して新規で立ち上げます。

次はGazeboでシミュレーションを実行します。RVizはデバッグツールですが、Gazeboでは任意の環境下でシミュレートできます。

ここでは定番(?)のポールの立った空間でシミュレートします。

$ roslaunch turtlebot3_gazebo turtlebot3_world.launch

(turtlebot3_simulations/turtlebot3_gazebo/launch/ に様々な環境が用意されています。
何もない空間>>turtlebot3_empty_world.launch
家の中>>turtlebot3_house.launch)

次に障害物を避けて自動制御させます

$ roslaunch turtlebot3_gazebo turtlebot3_simulation.launch

これでgazeboをみると自立制御していることがわかります。

このとき、RVizを起動すれば、Turtlebot3がレーザーで距離を測っている様子を可視化できます。

$ roslaunch turtlebot3_gazebo turtlebot3_gazebo_rviz.launch

最後にSLAMシミュレーション

ターミナルをすべて終了して新規で立ち上げます。
SLAMは自己位置推定とマップ生成を同時実行するものです。

SLAMのモジュールをインストールします。

$ sudo apt-get install ros-noetic-slam-gmapping

そしてもう一度先程のGazeboを起動させます。

$ roslaunch turtlebot3_gazebo turtlebot3_world.launch

Gazeboが起動したら、早速SLAMを実行します。

$ roslaunch turtlebot3_slam turtlebot3_slam.launch slam_methods:=gmapping

これでマップ生成が始まります。

この空間全体のマップを生成するためには、先程の衝突しないプログラムを実行すれば良いです。

$ roslaunch turtlebot3_gazebo turtlebot3_simulation.launch

これでしばらく放っておけば、全体マップが作成できます。

マップを生成できたら保存したいです。
まずmap serverのインストールをします。

$ sudo apt-get install ros-noetic-map-server

保存したいフォルダ(ここではmaps)を作成し、そこに保存します。

$ mkdir ~/maps
$ cd ~/maps
$ rosrun map_server map_saver

エラーが出る場合: rosrun map_server map_server にしているかもしれません、２回目はsaverです。

map.pgmを開くと取得した地図を表示できます。

参考
How to Launch the TurtleBot3 Simulation With ROS
「ROS ロボットプログラミングバイブル」