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Mapeo 🗺️

El proceso de mapeo empleado comúnmente se denomina SLAM (simultaneous localization and mapping por sus siglas en inglés) y se compone de algoritmos para la estimación de la posición y creación de mapas.

Actualmente existen diferentes paquetes en ROS para realizar tareas de mapeo. Por practicidad, en esta guía abordaremos el paquete llamado gmapping por su simplicidad y efectividad en entornos pequeños. Para ejecutar el paquete se requiere un robot con odometría y un láser horizontal.

Configuración inicial

📝 Nota: Para manipular el robot es necesario configurar un método de comunicación del tipo master-slave. El master representa la computadora del robot y es donde se publican los tópicos que provienen del robot. Los slaves son todas las computadoras que desean conectarse de manera remota al robot con el fin de suscribirse a sus tópicos.

Para configurar el master, tenemos dos alternativas para relizar la conexión: usar la red ethernet o wifi.

• Si usaremos una conexión ethernet es necesario saber la dirección ip de la computadora del robot. En este ejemplo asumiremos que la ip es 148.226.110.80. Tendremos que conectarnos a dicha ip mediante ssh:

user@localhost:~$ ssh [email protected]

• Si usaremos una conexión wifi también es necesario conocer la dirección ip, ya que la red asigna una dirección diferente en ambos casos. Es necesario que la computadora master y la computadora slave se encuentren en la misma red wifi. En este ejemplo asumiremos que la ip es 192.168.0.102.

user@localhost:~$ ssh usuario@ssh [email protected]

Al entrar a la computadora del master es necesario exportar las siguientes variables en cada terminal que se utilice:

master@localhost:~$ export ROS_MASTER_URI=http://ip_del_master:11311
master@localhost:~$ export ROS_IP=ip_del_master

💡 Tip: Para apagar al robot (i.e., la computadora del master) de manera remota, se ejecuta el siguiente comando.

master@localhost:~$ sudo shutdown -h now

Recomendaciones antes de realizar el mapeo

Ya que se utiliza un laser horizontal es necesario considerar la altura del láser, debido a que sólo detectará los objetos a su altura, si hay objetos más pequeños o altos, no serán escaneados.

⚠️ Precaución: Antes de realizar el mapeo, es recomendable asegurarnos que el lugar que escanearemos no contiene personas u objetos en movimiento ya que el escaner detectará estos movimientos.

Es recomendable adaptar el ambiente para que el láser pueda considerarlos. Por ejemplo, si tenemos una mesa de 4 bases, el láser sólo detectará las bases de la mesa, pero no el tablero en la parte superior, por lo que el espacio libre detectado debajo de la mesa no correspondería a su footprint. Para corregir esto se recomienda usar un mantel, de modo que el láser lo detecte como una pared y evite pasar por ahí.

⚠️ Precaución: Hay que tener cuidado con el vidrio. El láser traspasa el cristal, por lo que si hay algún vidrio o una puerta de cristal, no será considerada durante el mapeo, por lo que se recomienda cubrirlo o evitarlo.

Ya que el entorno puede cambiar, se recomienda marcar con cinta u otra alternativa la posición en el piso de los obstáculos que podrían moverse posterior al mapeo.

💡 Tip: Deja todo en su lugar o marca tus obstáculos. Recuerda que al reorganizar el entorno, el mapa escaneado previamente podría no corresponder al entorno actual.

Ejecución del paquete

Inicialmente, el paquete gmapping se puede ejectuar mediante el siguiente comando, sin embargo, es recomendable ajustar los parámetros disponibles según las carácterísticas del robot.

master@localhost:~$ rosrun gmapping slam_gmapping scan:=base_scan

En este ejemplo, asumiremos que existe un launcher con la configuración necesaria para realizar el mapeo, esto se ejecuta mediante ssh en la computadora master:

master@localhost:~$ roslaunch uverto uverto_mapping.launch

Esto lanzará el servicio de creación del mapa, para visualizar el mapeo se requiere que la computadora slave cuente con ROS y realizado la configuración previa.

La visualización se realiza mediante rviz usando el tópico /map:

slave@localhost:~$ rviz

⚠️ Precaución: Asegurarse que el fixed frame sea "map".

Una vez satisfecho con el mapa es necesario guardar el resultado en la computadora del master. Para guardar el mapa se ejecuta el siguiente comando en una terminal diferente:

master@localhost:~$ rosrun map_server map_saver -f mymap

📝 Nota: La bandera -f nos ayuda a asignarle un nombre a nuestro mapa. Esto nos generará dos archivos, uno con extensión .pgm y otro con extensión .yaml

Cargar el mapa para tareas de navegación

Es necesario crear un paquete donde se utilizará el mapa generado. Una vez creado el paquete, crearemos un par de carpetas, una llamada launch y otra llamada map. En la carpeta map, debemos de colocar los archivos generados anteriormente. En la carpeta launch, debemos lanzar el paquete mediante un archivo .launch que incluya la siguiente línea:

<node pkg="map_server" type="map_server" name="map" output="screen" args="$(find demos_dia)/maps/firstmap.yaml"/>

Donde demos_dia es el paquete que creamos y firstmap.yaml es el arhcivo .yaml que generamos.

Este launcher es útil cuando se desean lanzar paquetes adicionales. Si usas un robot diferente, o tienes otro propósito es suficiente lanzar el paquete mediante la línea de comandos.