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# ROSのグラフィックスと視覚化
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## グラフィカルインターフェイス rqt
Qtライブラリに基づいたユーザーインターフェイス（GUI）
- インターフェースはカスタマイズおよび拡張できます
- 多くのプラグインがあります
- 独自のプラグインの作成は可能
- 一部のプラグインは`rqt`を起動せず、別のコマンドで直接実行できます（例えば、先週学習した`rqt_graph`や以下の`rqt_image_view`など）
使い方
```bash
rosrun rqt_gui rqt_gui
```
あるいは単に
```bash
rqt
```
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### 例：画像の表示
```bash
rqt_image_view
```
<img src="./v2_media/rqt_image_view.png" alt="" style="width: 30%;"/>
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### 例：メッセージ値を経時的にプロットする（2時限プロット）
```bash
rqt_plot
```
<img src="./v2_media/rqt_plot.png" alt="" style="width: 40%;"/>
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#### turtlesimで試してみよう
まず、turtlesimを起動してください。
```bash
roscore
```
```bash
rosrun turtlesim turtlesim_node
```
```bash
rosrun turtlesim turtle_teleop_key
```
次、`rqt_plot` を開いて、亀ロボットの位置のプロットを追加してください（Topicのところに /turtle1/pose と書いて、エンターを押す）
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## RViz
多機能の3D視覚化ツール
- トピックを購読し、メッセージの内容を視覚化する
- インタラクティブツールを使用して情報を公開できる
- 構成を保存して再読み込みできる
- アドオンを作成することで拡張可能
実行方法
```bash
rosrun rviz rviz
```
あるいは単に
```bash
rviz
```
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### レイアウト
<img src="./v2_media/rviz.png" alt="" style="width: 90%;"/>
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### 表示したいトピックを追加する
<img src="./v2_media/rviz_add.png" alt="" style="width: 100%;"/>
Addボタンを押して、現れたメニューからトピックタイプが選択可能
「By topic」タブでは現存のトピックの一覧がある（RVizで表示可能なものだけ）
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# シミュレーション
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## Gazeboシミュレータについて
3Dシミュレーションツール
- 独立したアプリケーションだが、ROSと接続可能
- 物理的シミュレーション
- 3Dグラフィックディスプレイ
- ロボットのセンサやアクチュエータのシミュレーション
- ユーザーとのインタラクション
- 事前定義されたロボットと環境が含まれています
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> まず、Gazeboのための環境変数を設定してください
>
> 以下のコマンドを一度だけ実行してください
```bash
echo "export GAZEBO_RESOURCE_PATH=/usr/share/gazebo-11/" >> ~/.bashrc
```
> その後、全てのコンソールを一回閉じましょう
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## Gazeboの実行
### スタンドアロンアプリケーションとして
```bash
gazebo
```
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### ROSから
- 基本パッケージは `gazebo_ros`
- 主なアプリケーション（ノード）とコマンド：
- `gzserver` → シミュレータ自体
- `gzclient` → グラフィカルインターフェイスと視覚化
- `gazebo` = `gzserver` +` gzclient`
- コマンド`spawn_model` → シミュレーション内にモデルの導入（以下で説明する）
- 例えば
```bash
rosrun gazebo_ros gazebo
```
https://gazebosim.org/tutorials?tut=ros_overview
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より簡単 → launchファイルを使用 （`empty_world.launch`）
empty_world.launchの重要な引数：
- `world_name` → シミュレーションするワールドまでのパス
- `gui` → グラフィックインターフェイスを起動するか
例
```bash
roslaunch gazebo_ros empty_world.launch world_name:=worlds/pioneer2dx.world gui:=true
```
**注意**：ワールドを始めて開くときに、Gazeboが追加ファイルをダウンロードすることがあります。時々結構時間がかかります。起動するまで待ってください。
https://gazebosim.org/tutorials?tut=ros_roslaunch
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## ワールド内にロボットを追加
主に以下の2つの方法があります。
1. ワールドファイル（.world）の中に含める
- 上記の例のpioneer2dx.worldファイルはこの方法を使っています。Pioneer 2DX というロボットのシミュレーションです。
2. ロボットの形状の定義に基づいて、既存のシミュレーション内で作成
- コマンド`spawn_model`を使用する
- 形状ファイルはいわゆるURDF形式を使っています
`spawn_model`の使用例：先週の課題で使っていたturtlebot3ロボットのミュレーション
ラウンチファイル turtlebot3_empty_world.launch の中身：
```xml
<launch>
<arg name="model" default="$(env TURTLEBOT3_MODEL)"
doc="model type [burger, waffle, waffle_pi]"/>
<arg name="x_pos" default="0.0"/>
<arg name="y_pos" default="0.0"/>
<arg name="z_pos" default="0.0"/>
<include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
<arg name="world_name" value="$(find turtlebot3_gazebo)/worlds/empty.world"/>
<arg name="paused" value="false"/>
<arg name="use_sim_time" value="true"/>
<arg name="gui" value="true"/>
<arg name="headless" value="false"/>
<arg name="debug" value="false"/>
</include>
<param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro --inorder
$(find turtlebot3_description)/urdf/turtlebot3_$(arg model).urdf.xacro" />
<node pkg="gazebo_ros" type="spawn_model" name="spawn_urdf" args="-urdf
-model turtlebot3_$(arg model) -x $(arg x_pos) -y $(arg y_pos)
-z $(arg z_pos) -param robot_description" />
</launch>
```
→ コマンド`spawn_model`の使い方に注目してください
- include を使って gazebo_ros パッケージの empty_world.launch を含めている
- turtlebot3_burger.urdf.xacro → ロボット形状の定義（URDF形式）
# シミュレーションようのロボットモデル（任意）
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## URDF
*Unified Robot Description Format*
- ロボットモデルを記述するためのXML形式：
- 見た目
- 運動モデル（キネマティクスやダイナミクス）の定義
- 衝突検出モデル
例：視覚化のための3Dモデル
<img src="./v2_media/urdf_visual.png" alt="" style="width: 35%;"/>
例：衝突検出モデル
<img src="./v2_media/urdf_colision.png" alt="" style="width: 35%;"/>
詳細：
https://wiki.ros.org/urdf
https://wiki.ros.org/xacro
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→ [実習その2](v2_2.html)
← [イントロ](v2_intro.html)
↑ [ホームページ](index.html)
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