기록쟁이의 기술 놀이터

 > 센서 패키지

   - LDS (Laser Distance Sensor, 레이저 거리센서)

• 고성능, 고속 , 실시간 데이터 취득이 가능하다는 장점이 있어 거리 측정 관련분야에서 활용범위가 넓음
• 로봇분야에서 많이 사용되는 센서 , 물체나 사람을 인식하는 곳에도 사용되며 실시간성이 좋아서 무인자동차 등에 활용
• 원리 : LDS 는 레이저와 반사거울 , 모터 이렇게 크게 세가지로 구성되어있는데, 비스듬히 기울어져있는 거울을 모터로 회전시켜가며 레이저를 쏘고 , 레이저가 반사되어 돌아오는 시간을 측정하는 원리

   - Scan 데이터 확인하기

•     LDS 지원 패키지 설치 : 각 LDS 마다 지원하는 패키지가 다름

            ex) velodyne 사의 velodyne 패키지, 터틀봇3을 지원하는 hls_lfcd_lds_driver 등

•     LDS 연결 및 사용 권한 변경 : sudo chmod a+rw [해당 LDS인식포트 번호]
•     roslaunch 를 통해 해당 패키지의 *.launch 폴더를 실행

            ex) roslaunch beginner_tutorials fakeLaserscan.launch

•     rostopic echo를 통해 해당 토픽 내부 값 확인

            ex) rostopic echo –n1 /fakescan

    - GUI 환경에서 거리 정보 확인

     rviz 실행 : rosrun rviz 또는 rviz

     화면과 같이 세부 설정 변경

 > 센서패키지

  - 원격으로 이미지 전송하기

  SENSOR PC 

    $ gedit ~/.barshrc ROS_MASTER_URI = http://IP_OF_REMOTE_PC:11311 ROS_HOSTNAME = IP_OF_SENSOR_PC 

    REMOTE PC

    $ gedit ~/.barshrc ROS_MASTER_URI = http://IP_OF_REMOTE_PC:11311 ROS_HOSTNAME = IP_OF_REMOTE_PC 

    $ roscore

    $ rosrun usb_cam usb_cam_node 

    $ rqt_image_view image:=/image_raw

 - 카메라 캘리브레이션

• 영상중심점(image center)과 주점(principal point)의 어긋남, 이미지 기울기 등을 보정하기 위하여 카메라의 고유 파라미터를 찾는 것

• 스테레오 카메라나 이미지를 가지고 거리값 측정, 물체 인식 등의 영상을 처리할 때 사용

    캘리브레이션 패키지 설치

    $ sudo apt install ros-melodic-camera-calibration

    $ rosrun usb_cam usb_cam_node

    실행 방법

    $ rosrun camera_calibration cameracalibrator.py --size 8x6 --square 0.024 image:=/image_raw camera:=/camera

    파라미터 확인

    $ rostopic echo /camera_info

 - Depth camera (심도카메라)

• ToF (Time of flight) : 적외선을 방사하여 되돌아온 시간으로 거리를 측정하는 방식
• 구조광(Structured Light) : 기존 ToF 방식에 없던 일관적 방사패턴을 사용
• 스테레오 : 사람의 좌우 눈과 같이 양안시차를 이용하여 거리를 측정

> 로봇패키지

  - PR2 : 모바일 기반의 휴머노이드형 로봇

  - 터틀봇 : 오픈소스 모바일 로봇

  - 이 외에 180여 개의 공개된 로봇 패키지

> 센서패키지

  - 1D Range Finders : 적외선 방식의 직선거리 센서

  - 2D Range Finders : 2차 평면상의 거리를 계 측할 수 있는 센서

  - 3D Sensors : 3차원 거리 측정에 사용

  - Audio/Speech Recoqnition음성인식 관련센서

  - 물체인식 얼굴인식 등이 가능한 카메라, 그 외의 센서 인터페이스 등

 > UVC 테스트 

  - UVC : USB Video device Class

USB cam 패키지 설치하기 

  - $ sudo apt-get install ros-melodic-usb-cam 실행하기 

    ① image_view 노드로 확인하기 

       $roscore 

       $ rosrun usb_cam usb_cam_node 

       $rosrun image_view image_view image:=/usb_cam/image_raw 

결과

   ② rqt_image_view 노드로 확인하기 

       $roscore 

       $ rosrun usb_cam usb_cam_node 

       $rqt_image_view image:=/image_raw 

결과

 ③ Rviz 로 확인하기 

      $roscore 

      $ rosrun usb_cam usb_cam_node 

      $rosrun rviz rviz ➔ Image topic 에서 다음 입력

결과

1. Rviz

  - Ros Visualization Tool

  - 3차원 시각화 도구

  - 레이저, 카메라 등의 센서 데이터를 시각화

  - 로봇의 외형과 계획된 동작을 표현 : URDF（Unified Robot Description Format）

  설치 방법 : sudo apt install ros-melodic-desktop-full

  실행 방법 : rosrun rviz 또는 rviz

2. rqt 

  - QT 기반의 ROS GUI 개발 도구

  설치 방법 : sudo apt install ros-melodic-desktop-full

  실행 방법 : rqt

  - rqt_image_view : 이미지 표시 도구

  - rqt_graph : 노드 및 메시지 간 상관관계를 그래프로 나타내는 도구

  - rqt_plot : 2차원 데이터 플롯 도구

  - rqt_bag : GUI 기반 bag 데이터 분석 도구

1. Shell 명령어

  - roscd

    ros 디렉터리 인덱스 확인

 2. 실행명령어

  - roscore

    ROS 로그 파일을 검사하거나 삭제

  3. 정보명령어

1. 메시지

  - 파일형태
    msg 파일 
    토픽에 사용되는 메시지파일, 확장자 : *.msg

  - srv 파일 
    서비스에 사용되는 메시지파일, 확장자 : *.srv
    상위메시지: 서비스 요청 메시지, 하위메시지: 서비스 응답 메시지

  - action 파일 
    액션에 사용되는 메시지파일, 확장자 : *.action
    상위 메시지: goal (목표), 중간 메시지 : result, 
    하위 메시지 : feedback(중간결과값)

 2. 네임

  - 노드와 메시지(토픽, 서비스, 액션, 파라미터)가 가지는 고유의 식별자
  - 마스터에 등록하고 네임을 기반으로 검색
  - 다른 유형의 네임과 중복되어도 무방함

    ex) 토픽에 A라는 네 임을 가진 요소가 있고, 서비스에 A라는 네임을 가진 요소가 있어도 무방
  - 네임을 선언하는 방식에 따라 Relative(기본), Global, Private로 나뉨
    ex) ros::Publisher node1_pub = nh.advertise<std_msg::Init32>(“노드이름”,10);
        Relative : ros::Publisher node1_pub = nh.advertise<std_msg::Init32>(“bar”,10);
        Global : ros::Publisher node1_pub = nh.advertise<std_msg::Init32>(“/bar”,10);
        Private : ros::Publisher node1_pub = nh.advertise<std_msg::Init32>(“~bar”,10);

 3. 좌표변환 (TF) 

  - 사진속의 로봇이 이동하게 되면 로봇의 좌표는 각 상관 관계가 있 는 관적들의 상대 좌표 변환에 따라 이동하게 되는 원리,

로봇 프로그래밍에서 좌 표 변환을 통한 각 로봇의 관절 이용은 매우 중요하며 ROS에서는 이것을 Transforn의 약자인 TF라고 함

 4. 다양한 클라이언트 라이브러리 지원

  - roscpp(C++), rospy(python), roslisp(Lisp) rosjava(java)
  - roscs, roseus, rosgo, roshask, rosnodejs, RobotOS.jl, roslua, PhaROS, rosR, rosruby, Unreal-Ros-Plugin 등

 5. 이기종 디바이스간의 통신

  - 운영체제와 상관없이 ROS가 설치되어 노드가 개발된 상태라면 노드들 간의 통신 가능
ex) 임베디드 시스템인 마이크로컨트롤러 기반의 디바이스라도 ROS 메시지 송수신 받을 수 있다면 로봇 제어에서 많이 사용하는 제어기 레벨에서도 메시지 통신 가능