ROS2와 Gazebo Sim Harmonic을 이용한 아커만 조향 차량 시뮬레이션

이 프로젝트는 아커만 조향 기능을 갖춘 맞춤형 차량의 시뮬레이션을 특징으로 하며, ROS2와 Gazebo Sim Harmonic 환경을 사용하여 개발되었습니다. 이 모델은 자율 운행을 위한 다양한 센서와 내비게이션 도구를 통합하여, 이 시뮬레이션 프레임워크에서 아커만 조향 차량을 구현한 최초 사례 중 하나입니다.

| 3D 라이다 포인트 클라우드 시각화 | 창고 환경 모델 | | ----- | ----- | | | |

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목차

• ROS2와 Gazebo Sim Harmonic을 이용한 아커만 조향 차량 시뮬레이션
• 특징
• 1 아커만 조향
• 2 ROS2 통신
• 3 센서
• 4 내비게이션
• 5 외부 조이스틱을 이용한 수동 제어
• 6 시각화
• 필수 조건
• 로컬 설치
• 도커 설치
• 사용법
• 1 기본 시뮬레이션 및 수동 제어
• 2 SLAM 동시 위치추정 및 지도작성
• 3 Nav2를 이용한 내비게이션
• 향후 작업
• 갤러리
• TF 트리
• 별 기록

특징

1. 아커만 조향

• 정확한 조향성을 위한 현실적인 아커만 조향 역학을 적용한 맞춤형 차량 모델입니다.

2. ROS2 통신

• 모든 센서 데이터 및 제어 신호는 원활한 상호 운용성을 위해 ROS2 생태계에 완전히 통합되어 있습니다.

3. 센서

• IMU: 방향과 각속도를 제공합니다.
• 오도메트리: 정확한 차량 상태 피드백을 보장합니다.
• LiDAR: 장애물 감지 및 환경 스캔을 위해 장착되어 있습니다. 고급 인식 작업을 위한 3D 포인트 클라우드 생성을 지원합니다.
• 카메라:
• 전방
• 후방
• 좌측
• 우측

> 참고: 기본적으로 전방 카메라만 ROS 2에 브리지됩니다. 모든 카메라(좌측, 우측, 후방)를 ROS 2에서 사용하려면 saye_bringup/config/ros_gz_bridge.yaml 파일 내 관련 카메라 섹션 앞의 #를 제거하여 활성화하세요 (예: /camera/left_raw, /camera/right_raw, /camera/rear_raw).

4. 내비게이션

• Nav2 스택과 통합되어 자율 내비게이션을 지원합니다.
• 향상된 위치 정확도를 위한 AMCL(Adaptive Monte Carlo Localization) 사용.
• 실시간 맵핑과 환경 인식을 위한 SLAM 기술 구현.
• 최적화된 내비게이션 성능을 위한 세밀한 파라미터 조정.

5. 수동 제어 (외부 조이스틱 사용)

• 시뮬레이션 환경에서 조이스틱 기반 수동 제어를 지원하여 사용자가 차량 움직임을 인터랙티브하게 테스트할 수 있습니다.

6. 시각화

• RViz2에서 전체 모델 및 센서 데이터 시각화를 제공하여 로봇 상태 및 환경 피드백에 대한 인사이트를 제공합니다.

요구 사항

• ROS2 (Humble)
• Gazebo Sim Harmonic
• RViz2
• Nav2

로컬 설치

• Gazebo Harmonic 및 ROS (ros_gz) 설치가 되어 있는지 확인하세요:
  

sudo apt-get install ros-${ROS_DISTRO}-ros-gz
sudo apt-get install ros-humble-ros-gzharmonic (휴믈 버전만 해당)
Gazebo와 ROS 설치에 대한 자세한 내용: 링크

• 저장소 복제:
  

mkdir -p ackermann_sim/src && cd ackermann_sim/src
git clone https://github.com/alitekes1/ackermann-vehicle-gzsim-ros2
cd ..

• 프로젝트 빌드:

colcon build && source install/setup.bash

• 환경 변수 설정:

``bash # Set environment variables for current session export GZ_SIM_RESOURCE_PATH=$GZ_SIM_RESOURCE_PATH:/your/path/ackermann_sim/src/ackermann-vehicle-gzsim-ros2/ export ROS_PACKAGE_PATH=$ROS_PACKAGE_PATH:/your/path/ackermann_sim/src/ackermann-vehicle-gzsim-ros2/ `

영구 설정을 위해: 이러한 환경 변수를 영구적으로 설정하려면, .bashrc 파일에 추가하세요: `bash # Add environment variables to .bashrc echo 'export GZ_SIM_RESOURCE_PATH=$GZ_SIM_RESOURCE_PATH:/your/path/ackermann_sim/src/ackermann-vehicle-gzsim-ros2/' >> ~/.bashrc echo 'export ROS_PACKAGE_PATH=$ROS_PACKAGE_PATH:/your/path/ackermann_sim/src/ackermann-vehicle-gzsim-ros2/' >> ~/.bashrc # Apply changes source ~/.bashrc ` > 참고: /your/path/를 실제 설치 경로로 교체하세요.

Docker 설치

Docker를 사용하여 시뮬레이션을 실행할 수도 있으며, 이는 다양한 시스템에서 일관된 환경을 보장합니다.

사전 요구 사항

• Docker
• NVIDIA 컨테이너 툴킷 (GPU 지원용)

Docker로 실행하는 단계

• 저장소를 클론합니다:

`bash mkdir -p ackermann_sim/src && cd ackermann_sim/src git clone https://github.com/alitekes1/ackermann-vehicle-gzsim-ros2 cd ackermann-vehicle-gzsim-ros2 `

• Docker 컨테이너 빌드 및 실행:

`bash docker run -it \ --name ackermann_sim \ --hostname ackermann_sim \ --env="DISPLAY=$DISPLAY" \ --env="QT_X11_NO_MITSHM=1" \ --volume="/tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix:rw" \ --privileged alitekes1/ackermann_sim:latest `

• 동일한 컨테이너에 추가 터미널을 원할 경우

`bash docker exec -it ackermann_sim bash `

참고: 컨테이너 내부에서는 시뮬레이션 명령어를 정상적으로 실행할 수 있습니다.

사용법

1. 기본 시뮬레이션 및 수동 제어

• 시뮬레이션 시작:

`bash ros2 launch saye_bringup saye_spawn.launch.py `

• 제어차:

`bash ros2 run teleop_twist_keyboard teleop_twist_keyboard `

2. SLAM (동시 위치 추정 및 지도 작성)

• 매핑을 위해 SLAM Toolbox를 실행하려면 시뮬레이션을 시작한 후 다음을 실행합니다:

`bash ros2 launch saye_bringup slam.launch.py `

3. Nav2를 이용한 내비게이션

• Nav2 스택을 사용하여 자율 내비게이션 시뮬레이션을 실행하려면, 시뮬레이션 시작 후 다음 명령을 실행하세요:

`bash ros2 launch saye_bringup navigation_bringup.launch.py ``

참고: 위 유튜브 동영상은 4배속으로 재생됩니다. 이미지를 클릭하여 동영상에 접근할 수 있습니다.

향후 작업

• 3D SLAM 지원:
• 고급 DRL 알고리즘을 사용하여 차량이 복잡한 시나리오를 자율적으로 처리하도록 학습합니다.
• 향상된 기능:
• 추가 센서 구성 및 내비게이션 전략을 탐색합니다.
• 3D 위치 추적과 Nav2 통합
• AMCL(2D) 대신 더 정확하고 견고한 알고리즘 구현.

갤러리

3D LiDAR 포인트 클라우드 & 환경

| 3D LiDAR 포인트 클라우드 시각화 | 창고 환경 모델 | | ----------------------------------------------------------------- | --------------------------------------------------------------- | | | |

차량 및 내비게이션

| Gazebo 시뮬레이터 하모닉 | RViz2 | | --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- | --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- | | | | | | | | | |

TF 트리

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스타 이력

--- Tranlated By Open Ai Tx | Last indexed: 2026-05-13 ---