설치

개요

ROS (Robot Operating System)는 다양한 로보틱스 관련 라이브러리와 개발환경을 제공하는 오픈소스 미들웨어로으로, 본 장에서는 Moby-RP를 제어하기 위한 ROS2 환경 및 패키지들을 설치하는 방법을 설명합니다.

Moby-RP의 구성 요소

Moby 구성 요소간 통신 체계

위 그림은 Moby-RP 구성품 간의 통신 체계를 나타내고 있습니다.

Moby는 STEP3의 제어 프레임워크에 의해 실시간 제어되며, 자율주행 및 기타 응용 기능 개발을 지원하기 위해 2개의 LiDAR와 4개의 RGBD 카메라가 탑재되어 있습니다.

구분	제품명	연결 방식	수량
LiDAR	SICK	Ethernet	2
RGBD 카메라	Intel Realsense D435	USB	4

Moby-RP 에 탑재된 환경 인식 센서

사용자는 Moby-RP에 탑재된 미니 PC(Intel NUC)에 접속해 다양한 응용 프로그램을 직접 개발할 수 있습니다.

Moby-RP는 LiDAR를 활용한 ROS2 기반의 자율 주행을 기본 제공합니다. 아래는 제공된 ROS2 패키지들을 직접 설치해보거나 일부 수정 혹은 복구를 하고자 하는 사용자를 위한 참고 자료입니다.

설치 준비

설치에 앞서, 인터넷에 연결해 의존 패키지들을 다운로드하기 위해 내장된 라우터의 WAN 포트에 인터넷에 접속 가능한 LAN 케이블을 연결합니다.

내장된 라우터의 WAN 포트

Moby-RP가 완전히 부팅되면, 내장된 라우터에서 NRMK-MobyRP-XXXX 형식의 Wi-fi 네트워크를 생성합니다.
별도의 PC에서 위의 Wi-fi 네트워크에 연결한 뒤 SSH를 통해 내장된 Intel NUC의 IP에 접속합니다.
- Moby-RP의 기본 설정에서는 Intel NUC의 IP가 192.168.214.21로 설정되어 있습니다.
- 혹은 Wi-fi 연결 대신, Intel NUC에 모니터, 키보드, 마우스를 직접 연결해 터미널을 열어 아래 과정을 진행해도 됩니다.

기본 환경 설치

Moby-RP는 Ubuntu 22.04, ROS2-Humble 환경에서 제공되며, 본 설치 과정은 Ubuntu 22.04가 설치된 상태의 Intel NUC를 기준으로 설명합니다. Ubuntu 설치 튜토리얼

Moby-RP에 SSH 접속 혹은 터미널을 열고 아래 명령어들을 입력해 기본적으로 활용되는 패키지들을 설치합니다.

sudo apt-get update \
&& sudo apt-get install -y git openssh-server net-tools \
&& sudo apt-get install -y python3-pip \
&& sudo pip3 install --upgrade pip \
&& sudo pip3 install setuptools \
&& pip3 install --upgrade setuptools \
&& sudo apt install protobuf-compiler=3.12.4-1ubuntu7 \
&& python3 -m pip install protobuf==3.19.4 grpcio==1.48.2 grpcio_tools==1.48.2 \
&& sudo apt-get install jupyter

커널 업데이트는 간혹 설치되어 있던 패키지의 오류를 유발할 수 있기 때문에, 아래 명령어를 통해 커널 업데이트를 막아두는 것을 추천합니다.
```
sudo apt-mark hold linux-image-generic linux-headers-generic
```

ROS2 및 의존 패키지 설치

ROS2-Humble 설치를 위해 repository를 추가합니다.

sudo apt install software-properties-common \
&& sudo add-apt-repository universe \
&& sudo apt update && sudo apt install curl \
&& sudo curl -sSL https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.key -o /usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg \
&& echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg] http://packages.ros.org/ros2/ubuntu $(. /etc/os-release && echo $UBUNTU_CODENAME) main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ros2.list > /dev/null \
&& sudo apt update \
&& sudo apt upgrade

아래 명령어들을 통해 ROS2와 기본적으로 활용되는 패키지들을 설치합니다.

sudo apt install -y ros-humble-desktop python3-argcomplete \
&& sudo apt install -y ros-humble-ros-base \
&& sudo apt install -y ros-dev-tools \
&& sudo apt install -y ros-humble-perception-pcl \
&& sudo apt install -y ros-humble-cartographer* \
&& sudo apt install -y ros-humble-xacro  \
&& sudo apt install -y ros-humble-ros2-control  \
&& sudo apt install -y ros-humble-ros2-controllers  \
&& sudo apt install -y ros-humble-controller-manager  \
&& sudo apt install -y ros-humble-joint-state-broadcaster \
&& sudo apt install -y ros-humble-joint-state-publisher-gui \
&& sudo apt install -y ros-humble-navigation2 \
&& sudo apt install -y ros-humble-nav2* \
&& sudo apt install -y ros-humble-geographic-msgs \
&& sudo apt install -y ros-humble-robot-localization \
&& sudo apt install -y ros-humble-joy-linux \
&& sudo apt install -y ros-humble-libg2o \
&& sudo apt install -y ros-humble-slam-toolbox \
&& sudo apt install -y python3-colcon-common-extensions \
&& sudo apt-get install python3-rosdep -y

ROS2-Humble의 기본 워크스페이스를 불러오기 위해 아래의 명령어를 실행합니다. 두번째 라인은 해당 명령어를 .bashrc 파일에 추가해 터미널을 실행할때마다 자동 실행되도록 합니다.
```
source /opt/ros/humble/setup.bash
echo 'source /opt/ros/humble/setup.bash' >> ~/.bashrc
```
rosdep 초기화를 수행합니다. rosdep은 ROS2 패키지의 의존성 라이브러리들을 관리하는 도구입니다.
```
sudo rosdep init
```

탑재된 Realsense를 ROS2에서 활용하기 위해, 아래의 명령어를 통해 Realsense 관련 패키지들을 설치합니다.

sudo apt-key adv --keyserver keyserver.ubuntu.com --recv-key F6E65AC044F831AC80A06380C8B3A55A6F3EFCDE \
|| sudo apt-key adv --keyserver hkp://keyserver.ubuntu.com:80 --recv-key F6E65AC044F831AC80A06380C8B3A55A6F3EFCDE \
&& sudo add-apt-repository "deb https://librealsense.intel.com/Debian/apt-repo $(lsb_release -cs) main" -u \
&& sudo apt-get -y install librealsense2-dkms=1.3.19-0ubuntu1 \
    librealsense2=2.53.1-0~realsense0.8251 \
    librealsense2-gl=2.53.1-0~realsense0.8251 \
    librealsense2-net=2.53.1-0~realsense0.8251 \
    librealsense2-udev-rules=2.53.1-0~realsense0.8251 \
    librealsense2-utils=2.53.1-0~realsense0.8251 \
    librealsense2-dev=2.53.1-0~realsense0.8251 \
    librealsense2-dbg=2.53.1-0~realsense0.8251 \
&& sudo pip3 install pyrealsense2==2.53.1.4623

ROS2 환경에서 Moby와 함께 Indy를 사용하기 위해서는 Indy-ROS2 패키지를 설치하시기 바랍니다.

Moby 패키지 및 의존 패키지 빌드

moby-ros2 패키지 및 기타 의존 패키지를 빌드하기 위해, ROS2 워크스페이스 경로를 생성합니다.
```
mkdir -p ~/ros2_ws/src
```

moby-ros2 패키지를 ros2_ws/src에 다운로드 합니다.

cd ~/ros2_ws/src
git clone https://github.com/neuromeka-robotics/moby-ros2

moby-ros2 빌드를 위해 필요한 다른 의존 패키지 소스 역시 다운로드해 줍니다.

cd ~/ros2_ws/src
git clone https://github.com/relffok/ira_laser_tools.git -b ros2-devel
git clone https://github.com/rst-tu-dortmund/teb_local_planner -b ros2-master  # master branch is for humble now (2023.02.11)
git clone --depth 1 --branch 0.1.2 https://github.com/rst-tu-dortmund/costmap_converter
git clone --depth 1 --branch 4.51.1 https://github.com/IntelRealSense/realsense-ros
git clone --depth 1 --branch 2.8.11 https://github.com/SICKAG/sick_scan_xd

rosdep을 통해 의존성 라이브러리들을 설치해줍니다.

cd ~/ros2_ws \
&& rosdep update \
&& rosdep install -i --from-path src --rosdistro $ROS_DISTRO --skip-keys=librealsense2 -y

빌드시 패키지간 충돌로 인한 오류 방지를 위해, sick_scan 패키지는 다른 패키지와 별도로 먼저 빌드되어야 합니다. 아래 명령어를 통해 워크스페이스의 빌드 파일을 깨끗이 지우고 sick_scan패키지만을 먼저 빌드합니다.
```
source /opt/ros/humble/setup.bash
cd ~/ros2_ws
rm -rf build install log
colcon build --packages-select sick_scan --cmake-args " -DROS_VERSION=2" " -DLDMRS=0" " -DSCANSEGMENT_XD=0" " -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release" --event-handlers console_direct+
```
sick_scan 패키지 빌드가 완료되면, moby-ros2를 포함한 나머지 패키지를 빌드합니다.
```
cd ~/ros2_ws
colcon build --packages-skip sick_scan --cmake-args -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
```
빌드한 워크스페이스를 불러옵니다. 아래 명령어의 두번째 줄을 통해 해당 명령어를 .bashrc 파일에 추가해 터미널을 실행할때마다 자동 실행되도록 합니다.
```
. install/setup.bash
echo 'source $HOME/ros2_ws/install/setup.bash' >> ~/.bashrc
```

기본 패키지 구성

├── moby-ros2
    ├── moby_description/
    ├── moby_bringup/
    ├── moby_mapping/
    ├── moby_navigation/
    └──  ...

moby_description : RViz에서 사용되는 Moby의 모델 파일 및 런치 파일
moby_bringup : ROS2에서 Moby-RP를 제어하기 위한 기본 패키지
moby_mapping : SLAM을 통한 지도 생성을 위한 설정 파일 및 런치 파일
moby_navigation : ROS2의 Nav2를 이용해 Moby-RP의 자율 주행을 수행하기 위한 파라미터 파일 및 런치 파일

각 패키지의 자세한 사용법과 예제는 이후의 장에서 설명됩니다.