chapter03 : ROS 실습 준비(100%)

실습에서는 ROS를 이용하여 직접 Velodyne Puck 16ch로 수집된 Lidar 포인트 클라우드 데이터에 배운 내용을 적용해 보도록 하겠습니다.

현재 Lidar 장비가 연결되어 있지 않아도 상관 없습니다. ROS에서는 모든 센서 수집 정보 및 데이터를 bag이라는 파일에 압축 형태로 저장하여 쉽게 재생이 가능합니다.

그리고 rviz라는 ros에서 제공하는 툴을 이용하여 시각화 할수 있습니다. 본 챕터에서는 ROS설치, bag파일 재생, 시각화에 대하여 살펴 보도록 하겠습니다.

마지막으로 PCL-Python을 ROS와 연동해 보겠습니다.

ROS에서는 Cpp와 Python을 모두 사용 가능합니다. 현재 Python의 버젼은 2.7와 3.x가 있습니다. 두 버젼 중 어느 버젼을 선택해야 하는지 고민이 되신다면 python3를 선택 하시기 바랍니다. 비록 현재 버젼(Melodic)까지 ROS1가 python 2.7을 기반으로 개발되었지만, ROS1 Noetic(2020배포예정)부터는 Python3를 기반으로 한다고 합니다. 또한, ROS2는 Python3기반이며 Python 2.7은 2020년 이후 개발이 중단됩니다.

1. ROS 설치

ROS는 Robotics Operating System의 약어입니다. OS라고는 하지만 ubuntu상에서 동작하는 프로그램이라고 보시면 됩니다. 따라서 윈도우에서는 동작을 하지 않으며 ubuntu만 지원 합니다. 설치되는 ubuntu 버젼에 따라 지원하는 ROS도 서로 다릅니다. 현재 많이 사용되는 ubuntu 18에서는 Melodic이라는 ROS를 사용 합니다. 설치 방법은 인터넷상에 많이 공개 되어 있으며 ROS 공식 [WIKI]를 참조 하셔도 됩니다. 여기서는 가장 간단한 스크립트 기반 설치 방법만 기술 하도록 하겠습니다.

# Ubuntu 18용 Melodic 
$ wget https://raw.githubusercontent.com/ROBOTIS-GIT/robotis_tools/master/install_ros_melodic.sh
$ chmod +x install_ros_melodic.sh
$ ./install_ros_melodic.sh

# Ubuntu 16용 Kinetic 
$ wget https://raw.githubusercontent.com/ROBOTIS-GIT/robotis_tools/master/install_ros_kinetic.sh
$ chmod +x install_ros_melodic.sh
$ ./install_ros_melodic.sh

설치가 완료된 후에는 아래 명령어도 정상 설치 여부를 확인 할 수 있습니다.

$ roscore

아래와 같은 메시지가 출력 된다면 정상적으로 설치된 것입니다.

SUMMARY
========

PARAMETERS
 * /rosdistro: melodic
 * /rosversion: 1.14.3

NODES

auto-starting new master
process[master]: started with pid [20453]
ROS_MASTER_URI=http://localhost:11311/

setting /run_id to 79bbdd7e-931d-11e9-8db3-107b44b179dc
process[rosout-1]: started with pid [20464]
started core service [/rosout]

ROS에서 제공한는 기능을 사용하기 위해서는 roscore가 항상 동작 하고 있어야 합니다. 따라서, 다음에 살펴볼 rosbag과 rviz 실습시에는 새 터미널 창을 실행하고 거기서 명령어를 입력 하시기 바랍니다.

터미널 창 분활을 지원하는 [Terminator] 터미널을 추천 합니다. sudo apt-get install terminator

2. ROSbag 실행

rosbag은 ROS에서 제공하는 로깅 툴입니다. rosbag을 이용하여 센서에서 들어는 모든 메시지들을 시간 순서에 맞게 저장 하고 재생 할 수 있습니다. 저장시 확장자는 *.bag입니다. 자세한 내용은 [여기]에서 확인 가능 합니다.

실습을 위해서는 재생기능만 사용 할 수 있으면 됩니다. roscore가 실행된 터미널 창 외에 새로운 터미널을 실행 후 수행 하면 됩니다.

명령어는 아래와 같습니다.

$ rosbag play -l lobby_lidar.bag

• -l 옵션은 반복 재생으로 --loop를 사용 하셔도 됩니다.

실습에 사용되는 lobby_lidar.bag는 [여기]에서 다운로드 가능 합니다.

아래와 같은 메시지가 출력 된다면 정상적으로 실된 것입니다.

[ INFO] [1561011516.035810913]: Opening lobby_lidar.bag

Waiting 0.2 seconds after advertising topics... done.

Hit space to toggle paused, or 's' to step.
 [RUNNING]  Bag Time: 1561011373.074575   Duration: 1.915948 / 59.119541

스페이스키를 누루면 일시 정지가 되고, Ctrl + c를 누루면 실행 취소가 됩니다.

해당 bag파일의 정보를 확인 하시려면 rosbag info lobby_lidar.bag를 실행 하시면 됩니다.

path:        lobby_lidar.bag
version:     2.0
duration:    59.1s
start:       Jun 20 2019 15:16:11.16 (1561011371.16)
end:         Jun 20 2019 15:17:10.28 (1561011430.28)
size:        334.6 MB
messages:    587
compression: none [294/294 chunks]
types:       sensor_msgs/PointCloud2 [1158d486dd51d683ce2f1be655c3c181]
topics:      /velodyne_points   587 msgs    : sensor_msgs/PointCloud2

여기서 중요한것은 마지막 줄의 topics입니다. ROS에서는 모든 메시지를 토픽(topic)이라고 지칭 합니다.

lobby_lidar.bag에 velodyne_points라는 토픽이 존재 하며 587개의 메시지가 있는것을 확인 할 수 있습니다. 즉, Velodyne에서 제작한 Lidar센서의 포인트가 sensor_msgs/PointCloud2 포맷으로 저장 되어 있음을 유추 할 수 있습니다.

3. rviz를 이용한 시각화

rviz는 ROS에서 제공하는 시각화 툴입니다. rviz를 이용하여 센서에서 수집되는 값을 시각화 하거나, rosbag으로 재생되는 값을 시각화 할 수 있습니다. 자세한 내용은 [여기]에서 확인 가능 합니다.

roscore, rosbag이 실행된 터미널 창 외에 새로운 터미널을 실행 후 수행 하면 됩니다.

명령어는 아래와 같습니다.

$ rviz
$ rviz -d lidar.rviz

• '-d`옵션은 설정 파일을 이용하여 rviz를 실행 한것입니다.

아래와 같은 창이 생성 된다면 정상적으로 실행된 것입니다.

실행시 $ rviz 명령어로만 실행 하였다면 아무것도 보이지 않을것입니다. 어떤 메시지를 시각화 할지를 왼쪽 판넬에서 지정해 주어야 합니다.

• Global Option - Fixed Frame : velodyne 입력

• Pointcloud2 - Topic : /velodyne_points 선택

  • Pointcloud2가 없다면 : 하단 Add - By display type - pointcloud2 - Ok

4. PCL과 ROS 연동

$cd ~/catkin_ws/src 
$catkin_create_pkg pcl_cpp_tutorial pcl pcl_ros roscpp sensor_msgs

# ~/catkin_ws/src/pcl_cpp_tutorial/src/example.cpp
#include <ros/ros.h>
#include <sensor_msgs/PointCloud2.h>
// PCL specific includes
#include <pcl/ros/conversions.h>
#include <pcl/point_cloud.h>
#include <pcl/point_types.h>

ros::Publisher pub;

void 
cloud_cb (const sensor_msgs::PointCloud2ConstPtr& input)
{
  // ... do data processing

  sensor_msgs::PointCloud2 output;
  // Publish the data
  pub.publish (output);
}

int
main (int argc, char** argv)
{
  // Initialize ROS
  ros::init (argc, argv, "my_pcl_tutorial");
  ros::NodeHandle nh;

  // Create a ROS subscriber for the input point cloud
  ros::Subscriber sub = nh.subscribe ("input", 1, cloud_cb);

  // Create a ROS publisher for the output point cloud
  pub = nh.advertise<sensor_msgs::PointCloud2> ("output", 1);

  // Spin
  ros::spin ();
}

$vi CMakeLists.txt  #마지막에 아래 두줄 추가 
 """
 add_executable(example src/example.cpp)
 target_link_libraries(example ${catkin_LIBRARIES}) 
 """
$catkin_make --directory ~/catkin_ws --pkg pcl_cpp_tutorial 
rosrun my_pcl_tutorial example input:=/narrow_stereo_textured/points2

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