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教材の構成

目次

ドキュメント

本教材は導入部と本編に分かれています。 導入部では本教材が目的としている ROS対応移動ロボットの操作用UIをUnity上で作成する方法を紹介するにあたり、 必要となる事前知識や関連情報を紹介しています。 本編では実際にロボットを動かす方法やUIの作成を図付きで説明しています。

本編は順番に読んでいただくのを推奨しますが、 導入部は必要に応じて読み飛ばしたり戻って確認するような読み進め方を推奨します。

なお、本教材ではUnityとROS対応移動ロボットの接続およびUI作成にフォーカスしているため、 ROSのコマンドやその仕組み、Unityのインターフェース名称についてなどは詳しくは説明しません。これらについて体系的に学びたい場合はROSやUnityのチュートリアルを参照してください。

使用環境

本教材ではPCを1台のみ使用し、ROS対応移動ロボットの操作用UIをUnity上で作成する方法を紹介します。 今回はWindowsを想定していますが、適宜読み替えればmacOSやUbuntuでも動くはずです。

動作イメージ

PC

UIの開発や動作確認、環境構築に使用します。

ディスプレイ、マウス、キーボードが搭載されたものを使用してください。OSはWindowsを想定しています。

ロボットの操作やセンサ情報の可視化などUIを作成するために使用します。

リアルタイム3Dプラットフォームとよばれ、リアルタイムな3DCGのレンダリングやゲームコントローラなど周辺機器との連携に優れています。ゲーム開発に広く用いられており、映像制作や研究開発、建築、製造分野などで幅広く使用されています。

ROSやシミュレータを動作させるために使用します。

DockerfileとよばれるコードにROSやシミュレータの環境構築手順を記述することで自動的に仮想環境構築を行います。Dockerを使えばROSのインストール手順等を気にすることなく、お手持ちのPC上に環境構築済みの仮想環境が起動したような状態を用意することができます。 OSを入れ替えるわけではないので、デュアルブートの設定をする必要もありません。

ロボットの制御やUnityとの通信に使用します。

ロボットが扱う様々なセンサ値や指令値を並行して処理するなど、ロボット開発において便利な機能がまとまったミドルウェアです。機能ごとにコードをパッケージとしてまとめることができ、作成したパッケージを他のロボットに比較的容易に流用することができます。特に移動ロボットやアームロボット向けのパッケージが多数公開されているため、基本的な機能を流用しながらオリジナリティのある部分に注力することができます。

ロボットのシミュレータとして使用します。

物理演算や3DCGレンダリング、センサやアクチュエータのシミュレーションができます。ROSと連携するためのプラグインがあるため多くのROS対応ロボットがGazebo用のデータを公開しています。ROSを経由して現実のロボットと同じように通信できるので、シミュレータで動作確認したコードをほぼそのまま現実のロボットで動かすことができます。

Raspberry Pi Mouse (株式会社アールティ製)

本教材で作成したUIで操作するロボットです。

メインボードにRaspberry Piを使った左右独立二輪方式の小型移動プラットフォームロボットです。ROS対応ロボットであり、オープンソースでROSのサンプルプログラムも多数公開しています。