MetalBot

Описание

Репозиторий содержит основные модули для работы MetalBot как в симуляции так и на реальном роботе. Используемый навигационный стек - Navigation2.

Оглавление

• MetalBot
  • Описание
  • Оглавление
  • Настройка среды
    • Setup Docker
    • Утилита drun.sh
    • Работа с уже созданным контейнером
  • Setup workspaces
    • Build ROS2 workspace
    • Build ROS1 workspace
    • Build ros1_bridge
    • Build Micro-ROS
  • Настройка утилит на хосте
    • Build tycmd
  • Запуск основных модулей
    • Bring Up
    • Navigation2
    • RViz
    • Groot
    • Teleop
    • Realsense Camera
    • Micro-ROS
    • State Estimation 2D
    • ros1_bridge
    • Rosbag2 to ROS1
    • Pointcloud Filter
    • Elevation Mapping
  • Запуск стека Navigation2
    • На роботе
    • На хосте

Настройка среды

Для начала необходимо создать воркспейс и склонировать репозиторий

git clone --recurse-submodules -j4 https://github.com/FastSense/metalbot/

Если предполагается собирать образ с использованием CUDA

./nvidia-deps.sh

Setup Docker

cd docker

# Выбрать версию докер-контейнера
source env-gazebo.sh
source env-robot.sh
source env-universal.sh

Утилита drun.sh

# Создание образа
./drun.sh build

# Создание контейнера
./drun.sh run

# Загрузка образа с dockerhub
./drun.sh pull

# Загрузка образа на dockerhub
./drun.sh push

Работа с уже созданным контейнером

docker start $container
docker attach $container

Setup workspaces

Докер содержит пространства ros1, ros2 и micro_ros

При сборке ros1 не должны быть экспортированы переменные окружения ros2, и наоборот.

Для экспорта ros1_ws существует alias r1
Для экспорта ros2_ws и micro_ros_ws существует alias r2

Build ROS2 workspace

Переменные окружения ROS1 не должны быть экспортированы

# Basic packages (no gazebo, groot, sensors, grid_map)
cd ros2_ws
r2
cb_basic

# Build selected packages
cb_selected package_name1 package_name2 ...

# Optional packages
cb_gazebo
cb_realsense

Build ROS1 workspace

Переменные окружения ROS2 не должны быть экспортированы

cd ros1_ws
r1
catkin_make -j4

Build ros1_bridge

Перед началом сборки ros1_bridge следует собрать все имеющиеся интерфейсы (сообщения, сервисы) ros1 и ros2 и экспортировать переменные окружения в порядке: ros1, ros2

# .. build all interfaces
cd ros2_ws
r1
r2
cb_bridge

Build Micro-ROS

cd micro_ros_ws
r2
# Update dependencies using rosdep
sudo apt update && rosdep update
rosdep install --from-path src --ignore-src -y

# Build micro-ROS tools and source ROS2 & Micro-ROS
colcon build
r2
# Download micro-ROS agent packages
ros2 run micro_ros_setup create_agent_ws.sh

# Build step
ros2 run micro_ros_setup build_agent.sh

Настройка утилит на хосте

Build tycmd

Установливать утилиту следует в систему бортового компьютера (не в докер)

Утилита используется для программного перезапуска прошивки Teensy 4.1. Например, в случае разрыва связи с агентом Micro-ROS.

Сборка

git clone https://github.com/Koromix/tytools.git
cd tytools
mkdir -p build/linux && cd build/linux
cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local ../..
make 
make install

Базовые Команды

# Отображение информации о доступных платах Teensy
tycmd list -w

# Перезапустить выбранный контроллер
# Micro-ROS агент должен быть выключен
sudo tycmd reset

Запуск основных модулей

Bring Up

Запуск основных нод для работы с роботом

ros2 launch metalbot[_gazebo] bringup.launch.py

Navigation2

ros2 launch metalbot[_gazebo] nav2.launch.py

RViz

ros2 launch metalbot rviz.launch.py

Groot

# Запуск программы для визуализации Behavior Tree
ros2 run groot Groot

Teleop

# Запуск ноды телеуправления с клавиатуры (wasd)  (Запускается на хост машине)
ros2 launch rosbot_controller rosbot_sim_keyboard_teleop.launch.py

# Альтернативно можно воспользоваться встроенным телеопом
sudo apt update
sudo apt install ros-foxy-teleop-tools
ros2 run teleop_twist_keyboard teleop_twist_keyboard   

Realsense Camera

ros2 launch fs-realsense rs_launch.py

Micro-ROS

# Запускается в скрипте bringup
ros2 launch metalbot micro_ros.launch.py

State Estimation 2D

Запуск на metalbot:

ros2 launch state_estimation_2d state_estimation_metalbot.launch.py 

ros1_bridge

Статические tf не пробрасываются. Нужно запускать bringup с Параметром use_tf_static = false

# Показать доступные mapping'и интерфейсов
ros2 run ros1_bridge dynamic_bridge --print-pairs

# Запуск ros2_bridge
ros2 run ros1_bridge dynamic_bridge --bridge-all-topics

Rosbag2 to ROS1

Для публикации топиков из ROS2 Bag в ROS1 нужно сделать два шага:

1. Записать данные из ROS2 Bag в файл hdf5 - с помощью пакета rosbag_to_hdf5:

Терминал 1

r2
cd ~/ros2_ws
colcon build --packages-select rosbag_to_hdf5
ros2 run rosbag_to_hdf5 oakd_data_recorder --ros-args -p path_to_save_hdf5:=/path/to/save.hdf5 -p verbose:=True (для данных с oakd)
ros2 run rosbag_to_hdf5 realsense_data_recorder --ros-args -p path_to_save_hdf5:=/path/to/save.hdf5 -p verbose:=True (для данных с realsense)
ros2 run rosbag_to_hdf5 rosbot_gazebo_data_recorder --ros-args -p path_to_save_hdf5:=/path/to/save.hdf5 -p verbose:=True (для данных из Gazebo)

Терминал 2

r2
ros2 bag play /path/to/rosbag

2. Считать данные из hdf5 и застримить в топики ROS1 - с помощью пакета hdf5_data_publisher:

Терминал 1

r1
roscore

Терминал 2

r1
cd ~/ros1_ws
catkin_make
roslaunch hdf5_data_publisher oakd.launch path_to_hdf5:=/path/to/save.hdf5 (для данных с oakd)
roslaunch hdf5_data_publisher realsense.launch path_to_hdf5:=/path/to/save.hdf5 (для данных с realsense)
roslaunch hdf5_data_publisher rosbot_gazebo.launch path_to_hdf5:=/path/to/save.hdf5 (для данных из Gazebo)

Pointcloud filter

Запуск с дефолтным конфигом (под Realsense D455):

r2
ros2 launch pointcloud_filter_cpp voxel_grid_filter.launch.py

Запуск с другим конфигом:

r2
ros2 launch pointcloud_filter_cpp voxel_grid_filter.launch.py config_file:=/path/to/config.yaml

Elevation Mapping

Запуск в ROS1 с росбэга Для запуска Elevation Mapping на бэгах с Realsense в ROS1 нужно сначала перегнать данные из бэга в hdf5 (как описано в разделе Rosbag2 to ROS1. Затем запустить публикацию данных из hdf5 и Elevation Mapping с нужным конфигом:

Терминал 1

r1
roscore

Терминал 3

r1
roslaunch hdf5_data_publisher realsense_pcd_only.launch path_to_hdf5:=/path/to/realsense_data.hdf5

Терминал 4

r1
roslaunch fs_elevation_mapping metalbot_realsense.launch open_rviz:=true config_file:=metalbot_realsense_from_hdf5.yaml odom_topic:=camera/odom/sample publish_clock:=true

Запуск в ROS2 через ros1_bridge

Терминал 1

r1
roscore

Терминал 2

r1
r2
ros2 run ros1_bridge dynamic_bridge --bridge-all-topics

Терминал 3

r1
# Для запуска в Gazebo
roslaunch fs_elevation_mapping metalbot_realsense.launch open_rviz:=true config_file:=metalbot_gazebo.yaml odom_topic:=odom publish_clock:=false

# Для запуска с росбэга, записанного на роботе
roslaunch fs_elevation_mapping metalbot_realsense.launch open_rviz:=true config_file:=metalbot_realsense_rosbridge.yaml odom_topic:=camera/odom/sample publish_clock:=true

Запуск стека Navigation2

Здесь описан запуск Navigation2 с использованием одометрии с камеры Realsense T265 и локального планировщика MPPI в 2D.

На роботе

Терминал 1 - bringup (в нем запускается контроллер и статические трансформы робота)

r2
ros2 launch metalbot bringup.launch.py use_tf_static:=true

Терминал 2 - realsense D455 (источник pointcloud-a)

r2
ros2 launch fs-realsense rs_launch.py

Терминал 3 - pointcloud_filter (уменьшение размера pointcloud-a и фильтрация выбросов)

r2
ros2 launch pointcloud_filter_cpp realsense_pcd_filter.launch.py

Терминал 4 - Realsense T265 (источник одометрии)

r2
ros2 launch realsense2_camera rs_t265_launch.py

Терминал 5 - трансформы от T265 к роботу

r2
ros2 launch metalbot t265_tf.launch.py

Терминал 6 - собственно Navigation2

r2
ros2 launch metalbot nav2.launch.py

На хосте

Терминал 1 - rviz

export ROS_DOMAIN_ID=81
r2
ros2 run rviz2 rviz2