feat: Add MoveIt Task Constructor documentation and update table of c…

…ontents

src/cobots2024/book/_toc.yml

@@ -57,6 +57,12 @@ parts:
           - file: week12/kinematics
           - file: week12/motion_planning
           - file: week12/hybrid_planning
+      - file: week13/index
+        sections:
+          - file: week13/move_group
+          - file: week13/planning_scene_monitor
+          - file: week13/trajectory_processing
+          - file: week13/moveit_task_constructor
   - caption: Projects
     chapters:
       - file: projects/index

src/cobots2024/book/week13/moveit_task_constructor.md

@@ -0,0 +1,83 @@
+# MoveIt 작업 구성기 (Task Constructor)
+
+> **주의:** MoveIt 작업 구성기는 ROS 2에서 지원되지 않습니다.
+
+![MoveIt Task Constructor 예시](./figs/mtc_example.png)
+
+작업 구성기 프레임워크는 여러 상호 의존적인 하위 작업으로 구성된 작업을 유연하고 투명한 방식으로 정의하고 계획할 수 있는 방법을 제공합니다. 이는 MoveIt의 계획 기능을 활용하여 블랙박스 계획 단계에서 개별 하위 문제를 해결합니다. MoveIt의 PlanningScene을 기반으로 하는 공통 인터페이스가 단계 간에 솔루션 가설을 전달하는 데 사용됩니다. 이 프레임워크를 사용하면 컨테이너를 사용하여 기본 단계를 계층적으로 구성할 수 있으며, 순차적 및 병렬 구성이 모두 가능합니다. 자세한 내용은 관련 `ICRA 2019 논문`을 참조하세요.
+
+## 시작하기
+
+아직 수행하지 않았다면 [시작하기](../week10/getting_started) 단계를 완료했는지 확인하세요.
+
+### MoveIt 작업 구성기 설치하기
+
+**소스에서 설치**
+
+catkin 작업 공간으로 이동하여 필요한 경우 wstool을 초기화합니다(작업 공간 경로를 **~/ws_moveit**로 가정):
+
+```bash
+cd ~/ws_moveit/src
+wstool init
+```
+
+MoveIt 작업 구성기와 소스 의존성을 클론합니다:
+
+```bash
+wstool merge https://raw.githubusercontent.com/ros-planning/moveit_task_constructor/master/.rosinstall
+wstool update
+```
+
+rosdep으로 누락된 패키지를 설치합니다:
+
+```bash
+rosdep install --from-paths . --ignore-src --rosdistro $ROS_DISTRO
+```
+
+작업 공간을 빌드합니다:
+
+```bash
+catkin build
+```
+
+### 데모 실행하기
+
+MoveIt 작업 구성기 패키지에는 여러 기본 예제와 픽앤플레이스 데모가 포함되어 있습니다. 모든 데모의 경우 기본 환경을 실행해야 합니다:
+
+```bash
+roslaunch moveit_task_constructor_demo demo.launch
+```
+
+그런 다음 개별 데모를 실행할 수 있습니다:
+
+```bash
+rosrun moveit_task_constructor_demo cartesian
+rosrun moveit_task_constructor_demo modular
+roslaunch moveit_task_constructor_demo pickplace.launch
+```
+
+오른쪽에 작업의 계층적 단계 구조를 개략적으로 보여주는 **Motion Planning Tasks** 패널이 표시됩니다. 특정 단계를 선택하면 성공한 솔루션과 실패한 솔루션의 목록이 가장 오른쪽 창에 표시됩니다. 이 솔루션 중 하나를 선택하면 시각화가 시작됩니다.
+
+![MTC 단계 표시](./figs/mtc_show_stages.gif)
+
+## 기본 개념
+
+MTC의 기본 아이디어는 복잡한 모션 계획 문제를 더 간단한 하위 문제 집합으로 구성할 수 있다는 것입니다. 최상위 계획 문제는 **작업(Task)**으로 지정되고 모든 하위 문제는 **단계(Stage)**로 지정됩니다. 단계는 개별 단계 유형에 의해서만 제한되는 임의의 순서와 계층으로 정렬할 수 있습니다. 단계를 정렬할 수 있는 순서는 결과가 전달되는 방향에 의해 제한됩니다. 결과 흐름과 관련하여 생성기, 전파기, 연결기의 세 가지 가능한 단계가 있습니다:
+
+- **생성기(Generator)**: 이웃 단계와 독립적으로 결과를 계산하고 뒤로와 앞으로 양방향으로 결과를 전달합니다. 예를 들어, 접근 및 출발 동작(이웃 단계)이 솔루션에 의존하는 기하학적 포즈에 대한 IK 샘플러가 있습니다.
+
+- **전파기(Propagator)**: 이웃 단계의 결과를 수신하고 하위 문제를 해결한 다음 반대쪽 이웃에 결과를 전파합니다. 구현에 따라 전파 단계는 솔루션을 앞으로, 뒤로 또는 양방향으로 별도로 전달할 수 있습니다. 예를 들어, 시작 상태 또는 목표 상태에 기반하여 카테시안 경로를 계산하는 단계가 있습니다.
+
+- **연결기(Connector)**: 결과를 전파하지 않고 양쪽 이웃의 결과 상태 간 차이를 연결하려고 시도합니다. 예를 들어, 주어진 한 상태에서 다른 상태로의 자유 모션 계획을 계산하는 것이 있습니다.
+
+순서 유형 외에도 하위 단계를 캡슐화할 수 있는 다양한 계층 유형이 있습니다. 하위 단계가 없는 단계를 **기본 단계(primitive stage)**라고 하고, 상위 단계를 **컨테이너 단계(container stage)**라고 합니다. 컨테이너에는 세 가지 유형이 있습니다:
+
+- **래퍼(Wrapper)**: 단일 하위 단계를 캡슐화하고 결과를 수정하거나 필터링합니다. 예를 들어, 특정 제약 조건을 만족하는 하위 단계의 솔루션만 수락하는 필터 단계는 래퍼로 구현할 수 있습니다. 이 유형의 다른 표준 사용에는 포즈 대상 속성으로 주석이 달린 계획 장면을 기반으로 역기구학 솔루션을 생성하는 IK 래퍼 단계가 포함됩니다.
+
+- **직렬 컨테이너(Serial Container)**: 하위 단계의 시퀀스를 포함하고 엔드 투 엔드 솔루션만 결과로 간주합니다. 예를 들어, 일련의 일관된 단계로 구성된 픽킹 동작이 있습니다.
+
+- **병렬 컨테이너(Parallel Container)**: 하위 단계 집합을 결합하고 대체 결과 중 최상의 결과를 전달하거나, 폴백 솔버를 실행하거나, 여러 독립 솔루션을 병합하는 데 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 자유 모션 계획을 위해 대체 플래너를 실행하거나, 오른손으로 또는 폴백으로 왼손으로 물체를 집거나, 팔을 움직이면서 동시에 그리퍼를 여는 것 등이 있습니다.
+
+![MTC 단계 유형](./figs/mtc_stage_types.png)
+
+단계는 모션 계획 문제를 해결하는 것뿐만 아니라 계획 장면을 수정하는 것과 같은 모든 종류의 상태 전환에도 사용할 수 있습니다. 클래스 상속 사용 가능성과 결합하면 잘 구조화된 기본 단계 집합에만 의존하면서 매우 복잡한 동작을 구성할 수 있습니다.