raspimouse_ros2_examples

Raspberry Pi MouseのROS 2サンプルコード集です。

ROS1のサンプルコード集はこちら。

Gazebo（シミュレータ）でも動作します。詳細はこちら。

<img src=https://rt-net.github.io/images/raspberry-pi-mouse/raspberry_pi_mouse.JPG width=500 />

Supported ROS 2 distributions

• Foxy
• Humble (This branch)

Requirements

• Raspberry Pi Mouse
  • https://rt-net.jp/products/raspberrypimousev3/
  • Linux OS
    • Ubuntu server 22.04
    • https://ubuntu.com/download/raspberry-pi
  • Device Driver
    • rt-net/RaspberryPiMouse
  • ROS
    • Humble Hawksbill
  • Raspberry Pi Mouse ROS 2 package
    • https://github.com/rt-net/raspimouse2
• Remote Computer (Optional)
  • ROS
    • Humble Hawksbill
  • Raspberry Pi Mouse ROS 2 package
    • https://github.com/rt-net/raspimouse2

Installation

$ cd ~/ros2_ws/src
# Clone package
$ git clone -b $ROS_DISTRO-devel https://github.com/rt-net/raspimouse_ros2_examples.git

# Install dependencies
$ rosdep install -r -y --from-paths . --ignore-src

# Build & Install
$ cd ~/ros2_ws
$ colcon build --symlink-install
$ source ~/ros2_ws/install/setup.bash

License

このリポジトリはApache 2.0ライセンスの元、公開されています。 ライセンスについてはLICENSEを参照ください。

How To Use Examples

• joystick_control
• object_tracking
• line_follower
• camera_line_follower
• SLAM
• direction_controller

joystick_control

ジョイスティックコントローラでRaspberryPiMouseを動かすコード例です。

Requirements

• Joystick Controller
  • Logicool Wireless Gamepad F710
  • SONY DUALSHOCK 3

How to use

次のコマンドでノードを起動します。

# Use F710
$ ros2 launch raspimouse_ros2_examples teleop_joy.launch.py joydev:="/dev/input/js0" joyconfig:=f710 mouse:=true

# Use DUALSHOCK 3
$ ros2 launch raspimouse_ros2_examples teleop_joy.launch.py joydev:="/dev/input/js0" joyconfig:=dualshock3 mouse:=true

# Control from remote computer
## on RaspberryPiMouse
$ ros2 run raspimouse raspimouse
## on remote computer
$ ros2 launch raspimouse_ros2_examples teleop_joy.launch.py mouse:=false

デフォルトのキー割り当てはこちらです。

Logicool Wireless Gamepad F710を使う場合はモード切替スイッチを D (DirectInput Mode)に設定します。

Configure

./config/joy_f710.yml、./config/joy_dualshock3.yml のキー番号を編集することで、キー割り当てを変更できます。

button_shutdown_1       : 8
button_shutdown_2       : 9

button_motor_off        : 8
button_motor_on         : 9

button_cmd_enable       : 4

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object_tracking

<img src=https://rt-net.github.io/images/raspberry-pi-mouse/object_tracking.JPG width=500 />

色情報をもとにオレンジ色のボールの追跡を行うコード例です。 USB接続のWebカメラとOpenCVを使ってボール追跡をします。

Requirements

• Webカメラ
  • Logicool HD WEBCAM C310N
• カメラマウント
  • Raspberry Pi Mouse オプションキット No.4 [Webカメラマウント]
• ボール（Optional）
  • ソフトボール（オレンジ）
• Software
  • OpenCV
  • v4l-utils

Installation

Raspberry Pi Mouseにカメラマウントを取り付け、WebカメラをRaspberry Piに接続します。

How to use

次のスクリプトを実行して、カメラの自動調節機能（自動露光，オートホワイトバランス等）を切ります。

$ cd ~/ros2_ws/src/raspimouse_ros2_examples/config
$ ./configure_camera.bash

次のコマンドでノードを起動します。

$ ros2 launch raspimouse_ros2_examples object_tracking.launch.py video_device:=/dev/video0

カメラ画像はcamera/color/image_raw、物体検出画像はresult_imageというトピックとして発行されます。 これらの画像はRViz やrqt_image_view で表示できます。

画像を表示するとノードの動作が不安定になり、cmd_velや画像トピックが発行されないことがあります。

<img src=https://rt-net.github.io/images/raspberry-pi-mouse/object_tracking_ros2.png width=500 />

Configure

追跡対象の色を変更するには ./src/object_tracking_component.cpp を編集します。

物体検出精度が悪い時にはカメラの露光や関数内のパラメータを調整して下さい。

void Tracker::tracking(const cv::Mat & input_frame, cv::Mat & result_frame)
{
  cv::inRange(hsv, cv::Scalar(9, 100, 100), cv::Scalar(29, 255, 255), extracted_bin);  // Orange
  // cv::inRange(hsv, cv::Scalar(60, 100, 100), cv::Scalar(80, 255, 255), extracted_bin);  // Green
  // cv::inRange(hsv, cv::Scalar(100, 100, 100), cv::Scalar(120, 255, 255), extracted_bin);  // Blue

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line_follower

<img src=https://rt-net.github.io/images/raspberry-pi-mouse/mouse_with_line_trace_sensor.JPG width=500 />

ライントレースのコード例です。

Requirements

• ライントレースセンサ
  • Raspberry Pi Mouse オプションキット No.3 [ライントレース]
• フィールドとライン (Optional)

Installation

Raspberry Pi Mouseにライントレースセンサを取り付けます。

How to use

次のコマンドでノードを起動します。

$ ros2 launch raspimouse_ros2_examples line_follower.launch.py

Raspberry Pi Mouseをフィールドに置き、SW2を押してフィールド上のセンサ値をサンプリングします。

<img src=https://rt-net.github.io/images/raspberry-pi-mouse/field_calibration.JPG width=500 />

次に、センサとラインが重なるようにRaspberry Pi Mouseを置き、SW1を押してライン上のセンサ値をサンプリングします。

<img src=https://rt-net.github.io/images/raspberry-pi-mouse/line_calibration.JPG width=500 />

最後に、ライン上にRaspberry Pi Mouseを置き、SW0を押してライントレースを開始します。

<img src=https://rt-net.github.io/images/raspberry-pi-mouse/start_trace.JPG width=500 />

もう一度SW0を押すとライントレースを停止します。

Configure

走行速度を変更するには./src/line_follower_component.cppを編集します。

void Follower::publish_cmdvel_for_line_following(void)
{
  const double VEL_LINEAR_X = 0.08;  // m/s
  const double VEL_ANGULAR_Z = 0.8;  // rad/s
  const double LOW_VEL_ANGULAR_Z = 0.5;  // rad/s

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camera_line_follower

<img src=https://rt-net.github.io/images/raspberry-pi-mouse/mouse_camera_line_trace_2.png width=500 />

RGBカメラによるライントレースのコード例です。

Requirements

• Webカメラ
  • Logicool HD WEBCAM C310N
• カメラマウント
  • Raspberry Pi Mouse オプションキット No.4 [Webカメラマウント]

Installation

Raspberry Pi Mouseにカメラマウントを取り付け、WebカメラをRaspberry Piに接続します。

How to use

次のコマンドでノードを起動します。

$ ros2 launch raspimouse_ros2_examples camera_line_follower.launch.py video_device:=/dev/video0

ライン上にRaspberry Pi Mouseを置き、SW2を押してライントレースを開始します。 停止させる場合はSW0を押します。

カメラ画像はcamera/color/image_raw、物体検出画像はresult_imageというトピックとして発行されます。 これらの画像はRViz やrqt_image_view で表示できます。

画像を表示するとノードの動作が不安定になり、cmd_velや画像トピックが発行されないことがあります。

<img src=https://rt-net.github.io/images/raspberry-pi-mouse/camera_line_trace.png width=500 />

Parameters

• max_brightness
  • Type: int
  • Default: 90
  • 画像の2値化のしきい値の最大値
• min_brightness
  • Type: int
  • Default: 0
  • 画像の2値化のしきい値の最小値
• max_linear_vel
  • Type: double
  • Default: 0.05
  • 直進速度の最大値
• max_angular_vel
  • Type: double
  • Default: 0.8
  • 旋回速度の最大値
• area_threthold
  • Type: double
  • Default: 0.20
  • 走行を開始するためのライン面積のしきい値

ros2 param set /camera_follower max_brightness 80

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SLAM

<img src=https://rt-net.github.io/images/raspberry-pi-mouse/slam_toolbox_ros2.png width=500 />

Raspberry Pi MouseでSLAMとNavigationを行うサンプルはrt-net/raspimouse_slam_navigation_ros2へ移行しました。

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direction_controller

<img src=https://www.rt-net.jp/wp-content/uploads/2018/02/img-usb9s_01.png width=500 />

IMUセンサを使用した角度制御のコード例です。

Requirements

• USB出力9軸IMUセンサモジュール
• LiDAR Mount (Raspberry Pi Mouse オプションキットNo.8 [マルチLiDARマウント])
• RT-USB-9axisIMU ROS Package
  • https://github.com/rt-net/rt_usb_9axisimu_driver

Installation

LiDAR MountにIMUセンサモジュールを取り付けます。

<img src=https://rt-net.github.io/images/raspberry-pi-mouse/mouse_with_imu_2.JPG width=500 />

Raspberry Pi Mouse にLiDAR Mountを取り付けます。

<img src=https://rt-net.github.io/images/raspberry-pi-mouse/mouse_with_imu_1.JPG width=500 />

How to use

次のコマンドでノードを起動します。

$ ros2 launch raspimouse_ros2_examples direction_controller.launch.py

SW0 ~ SW2を押して動作モードを切り替えます。

• SW0: ジャイロセンサのバイアスをキャリブレーションし、ラズパイマウスの方位角を0 radにリセットします
• SW1: 方位角を0 radに維持する角度制御を開始します
  • SW0 ~ SW2を押すか、ラズパイマウス本体を横に傾けると終了します
• SW2: 方位角を-π ~ π radに変化させる角度制御を開始します
  • SW0 ~ SW2を押すか、ラズパイマウス本体を横に傾けると終了します

Troubleshooting

IMUの接続が正常に行われない場合があります。
その時は、IMUのUSBケーブルを抜き差ししてください。
抜き差し実施後は、コマンドを再度実行してください。

Configure

パラメータで角度制御に使うPIDゲインを変更できます。

$ ros2 param set /direction_controller p_gain 10.0
Set parameter successful

$ ros2 param set /direction_controller i_gain 0.5
Set parameter successful

$ ros2 param set /direction_controller d_gain 0.0
Set parameter successful

Parameters

• p_gain
  • Proportional gain of a PID controller for the direction control
  • default: 10.0, min:0.0, max:30.0
  • type: double
• i_gain
  • Integral gain of a PID controller for the direction control
  • default: 0.0, min:0.0, max:5.0
  • type: double
• d_gain
  • Derivative gain of a PID controller for the direction control
  • default: 20.0, min:0.0, max:30.0
  • type: double
• target_angle
  • Target angle for the SW1 control mode.
  • default: 0.0, min:-π, max:+π
  • type: double

Publish topics

• heading_angle
  • Heading angle of the robot that calculated from the IMU module sensor values.
  • type: std_msgs/Float64

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