ラズパイ Zero W にROS２をセットアップ（1/2）

ラズパイZero にROS2をインストールします。ただ、このコンピュータは少々非力なため、この上で直接インストールするのは現実的ではありません。

方法は２つあるようです。

１つは、他のコンピュータ上でクロスコンパイル環境を作って、この上で作成したROS2をZeroに転送する方法。

もう一つは、同様に他のコンピュータ上でROS2をクロスコンパイルして作成するのですが、これを使ってイメージを作りMicroSDカードに焼くという方法です。これはArch LinuxというOSをイメージにしますが、やってみたところ最終的にはrclpy._rclpyというエントリポイントが見つからないというエラーでROS2の起動に失敗しました。ただ、Arch LinuxというシンプルなOSをWi-Fi設定済みで作成できるので何かに応用できるかもしれません。失敗談を含めてこの２つの方法をやってみます。

Jetson とZero を使ってROS2でtopic通信してみる

１：クロスコンパイル環境で作成したROS2をZeroに転送する

元ネタ（cyberbotics/epuck_ros2）

epuck_ros2ではx64（amd64）で環境構築することが想定されています。クロスコンパイルの対象はarmv6（Raspberry Pi Zero）です。

従って、母艦になるのは主にIntel MacかWindowsです。

母艦側

ここではWindows 10 + VirtualBox + Ubuntu 18.04 + Docker で環境構築してみます。

●　Windows 10 + VirtualBox + Ubuntu 18.04 に関しては、ここ参照。仮想ディスクサイズは１５GBは必要です。VirtualBox の最新バージョンは６.1です。これを使います。

●　Docker のインストールに関しては、ここ参照（16.04でやってますが18.04 でも一緒）。

Ubuntu を起動したら必要なファイルを作成しておきます。

epuck_ros2にある４つのファイルをコピー・ペーストして、権限を付与しておきます。

Dockerfile <—666
bashrc.sh <—777
start_docker.sh <—777
toolchain.cmake <—666

start_docker.shはsudoで実行できるように、各コマンドの前にsudoをつけておきます。

ラズパイZero側

OSはRaspbian Liteを使います、ここ参照。

Raspberry Pi Preparation

ROS2 requires the following packages to be installed on your Raspberry Pi:
ROS2では、次のパッケージをRaspberryPiにインストールする必要があります。

sudo apt update

# Compilation dependencies
sudo apt install \
    liblog4cxx-dev \
    python3-dev

# Runtime dependencies
sudo apt install \
    python3-numpy \
    python3-netifaces \
    python3-yaml

# Optional tools
sudo apt install sshfs

sudo apt update

# Compilation dependencies

sudo apt install \

liblog4cxx-dev \

python3-dev

# Runtime dependencies

sudo apt install \

python3-numpy \

python3-netifaces \

python3-yaml

# Optional tools

sudo apt install sshfs

母艦側

ROS2 Cross-Compilation on Your PC

Now we can start a process of ROS2 cross-compilation. The supplied Docker image is equipped with most of the tools you need, so start it with:
これで、ROS2クロスコンパイルのプロセスを開始できます。提供されているDockerイメージには、必要なツールのほとんどが含まれているため、次のコマンドから始めてください。

./start_docker.sh

1	./start_docker.sh

終了後、コンテナが起動します。

おまじない（不要かもしれませんが念のため）

pip3 install rcutils

1	pip3 install rcutils

Rootfs Preparation

As your Raspberry Pi is equipped with ROS2 dependencies you have to synchronize the rootfs. This will allow the cross-compiler to use header files and libraries from your Raspberry Pi. There are two ways to get the rootfs inside your Docker.
Raspberry PiにはROS2依存関係が装備されているため、rootfsを同期する必要があります。これにより、クロスコンパイラーはRaspberryPiのヘッダーファイルとライブラリを使用できるようになります。 Docker内でrootfsを取得する方法は2つあります。

ラズパイZeroのIPアドレスを調べておいてください。

１つめ、rsyncを使う（ネット環境にもよるとは思いますが、３０分くらいかかりました）

Initially, rsync will take more time to perform synchronization, but the cross-compilation process will be faster after (as the cross-compiler doesn’t have to transfer a file from Raspberry Pi every time).
最初、rsyncは同期の実行に時間がかかりますが、クロスコンパイルプロセスは後で高速になります（クロスコンパイラーは毎回Raspberry Piからファイルを転送する必要がないためです）。

rsync -rLR --safe-links pi@[raspberry_pi_ip]:/{lib,usr,opt/vc/lib} /home/develop/rootfs

1	rsync -rLR --safe-links pi@[raspberry_pi_ip]:/{lib,usr,opt/vc/lib} /home/develop/rootfs

もう一つはsshfsを使う

注：rsyncでエラーを経験した場合以下を実行しておく

rm -rf /home/develop/rootfs/*

こちらを使ってみます。

sshfs -o follow_symlinks,allow_other -o cache_timeout=115200 pi@[raspberry_pi_ip]:/ /home/develop/rootfs

1	sshfs -o follow_symlinks,allow_other -o cache_timeout=115200 pi@[raspberry_pi_ip]:/ /home/develop/rootfs

Compilation Commands

In the Docker, we prepared a few commands with the cross-* prefix to bootstrap your development. For example, you can use cross-initialize to download the ROS2 source code or cross-colcon-build to build it. These commands are simple bash functions located in .bashrc. You can see how the commands are implemented by typing e.g. type cross-initialize and change them according to your needs. Therefore, in the Docker container type:
Dockerでは、開発をブートストラップするために、cross- *プレフィックスが付いたコマンドをいくつか用意しました。たとえば、cross-initializeを使用してROS2ソースコードをダウンロードしたり、cross-colcon-buildを使用してビルドしたりできます。これらのコマンドは、.bashrcにある単純なbash関数です。たとえば、次のように入力すると、コマンドがどのように実装されているかを確認できます。 cross-initializeと入力し、必要に応じて変更します。したがって、Dockerコンテナタイプでは次のようになります。

cross-initialize

1	cross-initialize

to download the ROS2 source code. By default, it will initialize the ROS2 Foxy distribution, but if you want to change it you can use ROS_DISTRO environment variable, e.g. for ROS2 Dashing:
ROS2ソースコードをダウンロードします。デフォルトでは、ROS2 Foxyディストリビューションが初期化されますが、変更する場合は、ROS_DISTRO環境変数を使用できます。 ROS2 Dashingの場合：

注：今回はFoxyを使うので以下は不要です。

export ROS_DISTRO=dashing

1	export ROS_DISTRO=dashing

To compile the ROS2 source code execute:
ROS2ソースをコンパイル

cyclonddsでビルドエラーが出ます。直し方が分かりませんでした。ただ今回は不要なので、ソースを削除しておきます。

rm -rf ~/ros2_ws/src/eclipse-cyclonedds

1	rm -rf ~/ros2_ws/src/eclipse-cyclonedds

ros2topicをビルド

cross-colcon-build --packages-up-to ros2topic

1	cross-colcon-build --packages-up-to ros2topic

注：sshfsを使った場合

予期しないビルドエラーが結構出ます。XXが見つからないとか、XXが無いとか….。都度対処が必要になります。そんなわけない….と感じたら、再度cross-colcpn-buildを実行してみてください。

また、コネクションが切れてfatal-error になることもあります。

sshfsで再度マウントして、cross-colcpn-buildを再実行してみてください。

Flag --packages-up-to ros2topic will compile ros2topic and all it’s recursive dependencies. Also, note that it can happen that you need to run the command twice to compile fastrtps package.
Flag –packages-up-to ros2topicは、ros2topicとそのすべての再帰的な依存関係をコンパイルします。また、fastrtpsパッケージをコンパイルするためにコマンドを2回実行する必要がある場合があることに注意してください。

こんな感じですが、今回は実行しません（というか、fastrtpsはros2topicビルド時に作成されます）。

cross-colcon-build --packages-up-to fastrtps

1	cross-colcon-build --packages-up-to fastrtps

ビルドが無事終了したら…….

Using the Cross-Compiled ROS2 on your Raspberry Pi

To use the cross-compiled ROS2 on your Raspberry Pi you have to copy ./ros2_ws/install to the Raspberry Pi:
Raspberry PiでクロスコンパイルされたROS2を使用するには、./ros2_ws/installをRaspberryPiにコピーする必要があります。

scp -r install pi@[raspberry_pi_ip]:/home/pi/ros2

1	scp -r install pi@[raspberry_pi_ip]:/home/pi/ros2

結構な数のファイルが転送されます。

使ってみる

Jetson Nano とラズパイZeroでROS2を使ったtopic通信をやってみます。

Jetson側でのROS２環境設定は「Jetson Nanoで学習済みモデルを使って、いろいろやってみる（8-1）ROS2（DDS）」をご参照。

Zero側

ROS2フォルダーが作成されています。

以下を実行してROS2コマンドが使えるようにセットアップします。

source /home/pi/ros2/local_setup.bash

1	source /home/pi/ros2/local_setup.bash

Jetson Nano で作成しておいたROS2環境から、メッセージをPublishしたものを、Zero側でSubscribeしてみます。

注：

run実行には直接は関係しませんが、ROS2起動時にlarkというモジュールがない、というメッセージが出る場合

sudo apt install python3-pip
pip3 install lark

1 2	sudo apt install python3-pip pip3 install lark

JetsonからメッセージをPublish

ros2 run demo_nodes_py talker

1	ros2 run demo_nodes_py talker

ZeroでメッセージをSubscribe

ros2 topic echo /chatter

1	ros2 topic echo /chatter

では反対に、topicを使ってZeroからメッセージをpublishしてみます。

ros2 topic pub /chatter std_msgs/String "data: Hello ROS Users"

1	ros2 topic pub /chatter std_msgs/String "data: Hello ROS Users"

JetsonでメッセージをSubscribe

ros2 topic echo /chatter

1	ros2 topic echo /chatter

Next

２：ROS2をプリセットしたZero用のOSイメージを作成してみる

参照

Appendix

【start_docker.sh】

#!/bin/bash

set -e

if [ ! -d "./ros2_ws" ]; then
  sudo mkdir -p ./ros2_ws
  sudo chmod 777 ./ros2_ws
fi
touch ./ros2_ws/.dockerignore

if [ ! -d "./rootfs" ]; then
  sudo mkdir -p ./rootfs
  sudo chmod 777 ./rootfs
fi

echo "Building docker image..."
sudo docker build -t rpi_cross_compile -f Dockerfile .
sudo docker run -it \
  --device /dev/fuse \
  --cap-add SYS_ADMIN \
  --security-opt apparmor:unconfined \
  -v $PWD/rootfs:/home/develop/rootfs \
  -v $PWD/ros2_ws:/home/develop/ros2_ws \
  rpi_cross_compile \
  /bin/bash

#!/bin/bash

set -e

if [ ! -d "./ros2_ws" ]; then

sudo mkdir -p ./ros2_ws

sudo chmod 777 ./ros2_ws

touch ./ros2_ws/.dockerignore

if [ ! -d "./rootfs" ]; then

sudo mkdir -p ./rootfs

sudo chmod 777 ./rootfs

echo "Building docker image..."

sudo docker build -t rpi_cross_compile -f Dockerfile .

sudo docker run -it \

--device /dev/fuse \

--cap-add SYS_ADMIN \

--security-opt apparmor:unconfined \

-v $PWD/rootfs:/home/develop/rootfs \

-v $PWD/ros2_ws:/home/develop/ros2_ws \

rpi_cross_compile \

/bin/bash

FRONT

地図と画像のサイト

ラズパイ Zero W にROS２をセットアップ（1/2）

Be the first to comment

Leave a Reply コメントをキャンセル