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RSFを用いたナビゲーションシステムの解説

RSFの高精度な自己位置推定を用いた自律走行パッケージ hokuyo_navigation2 の紹介です。
hokuyo_navigation2 は、北陽電機製の RSF 専用の ROS2 ベースの屋内外対応ナビゲーションシステムのパッケージ群です。
3D-SLAM, 自己位置推定、ROS 2 Navigation Stack (Nav2) を連携させ、高精度な自律移動をワンパッケージで実現します。
また、直感的な操作を可能にするWebベースのGUIを用いることで、マッピングからナビゲーションまでの一連の操作をブラウザから簡単に行うことができます。※※ path planning, 速度指令トピック（cmd_vel）は、足回りに合わせてユーザ側で調整・実装頂く必要があります。※※
expo nakanoshima

概要

本パッケージはデータ取得・3D-SLAM・ナビゲーションから構成されています。
RSFの高精度な自己位置出力を用いて、3D点群地図・2D占有格子地図・2D waypoint を出力することができます。
これらの情報により、屋内外での自律走行が可能です。

データ取得

ブラウザ GUI ツール を用いて、rosbag を取得します。

3D-SLAM

LiDAR Inertial Odometry と RTK-GNSSによるグラフベースSLAMにより高精度な点群地図を作成します。
(大阪・関西万博「光の広場」点群地図)
feature

ナビゲーション

2D waypoint, 3D点群地図, 2D 占有格子地図を使って自律走行が可能です。
RTK-GNSS と LIO を用いた事前地図なしの自己位置推定と、3D 点群地図を用いた自己位置推定を
ユーザの環境に合わせて使い分けることができます。
(大阪市中之島公会堂 中之島チャレンジ2025 の自律走行の様子)
nav

パッケージ一覧

本パッケージは以下のROS 2パッケージに依存しています。

※※ 本パッケージは、モータドライバicart_mini_driver_ros2 を使用しています。モータドライバを変更する場合は、ナビゲーション実行スクリプト の nav_common.sh 内のlaunch_motor_driver 関数を編集してください。※※

以下を全てインストールすることが前提となっております。hokuyo_navigation2 にまとめてクローン・ビルドする方法を記載しているので、ご活用ください。

  • hokuyo_navigation2

    • Nav2 ベースの自律走行パッケージ本体です。自律走行の起動スクリプト、hokuyo_slam, hokuyo_navigation_gui, の実行スクリプトが格納されています。

  • hokuyo_navigation2_gui

    • flask で実装したブラウザベースのGUIです。

  • hokuyo_rsf

    • Hokuyo RSF センサの ROS2 パッケージです。GNSSとLiDAR Inertial Odometry (LIO) の相互変換による位置出力 (Odometry, fix) を提供します。
  • vizanti
    • Webブラウザ上でROSトピックを可視化するためのツール。
    • hokuyo_navigation2_gui の Map Viewer 機能のバックエンドとして使用されます。
  • rosbridge_suite
    • websocket を使ってウェブで ROS Topic 通信を実現するパッケージ vizanti が依存
  • jsk_visualization
    • RViz2 のカスタムヴィジュアルプラグイン
  • hokuyo_slam_ros2
    • 3D SLAM アルゴリズム p2o を提供するパッケージ。
    • 高精度な3D点群マップの生成に使用されます。
  • simple_fastlio_localization
    • LIOベースの自己位置推定パッケージ。
    • 事前に作成した3Dマップ上での現在のロボット位置を推定します。
  • fix2xyz_packages_ros2
    • GNSSデータ (NavSatFix) を直交座標系 (XYZ) に変換するツール。
    • GNSSを使用したナビゲーションやマッピングで使用されます。
  • lio_nav2_bringup
    • LIOとNav2を連携させて起動するためのLaunchファイル群を含むパッケージ。
  • waypoint_manager
    • Nav2 に ウェイポイントを送信するノード

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