Virtual Tsukuba Challenge on Unity について
0 likes2,557 views
自律移動ロボットの公開実験大会である「つくばチャレンジ」は2020年，コロナウイルスの影響によりオンラインでの開催が決定し，シミュレータを用いた実験（Virtual Tsukuba Challenge（VTC））が案内されています．本講演では，VTCをUnity上に再現し，かつRobot Operating System（ROS）との連携を行うための方法をご紹介します．ロボットモデルの再現，センサのシミュレート，Unityとの通信方法についてご紹介し，Unityにおける利点や課題，将来展望について発表します。
![9ロボットモデルの構築
• xml記法のファイル
• あらゆるプログラムが参照
URDF
（Unified Robot Description Format）
• テクスチャ
• 衝突モデル
• Joint設定
は自動生成
• 質量情報
• センサモデル
は手動生成
[1] https://github.com/siemens/ros-sharp/wiki/User_App_ROS_TransferURDFFromROS
API[1]](https://image.slidesharecdn.com/20201010unitydojotanakaryodo-201019074244/85/Virtual-Tsukuba-Challenge-on-Unity-10-320.jpg)
![10センサモデルの構築
3D LiDAR
[2] https://github.com/Field-Robotics-Japan/sensors_unit
6Axis IMU RGB Camera RGBD Camera
sensors_unity[2]
[3] Inamura, T. and Mizuchi, Y., 2020. SIGVerse: A cloud-based VR platform for research on social and embodied human-robot
interaction. arXiv preprint arXiv:2005.00825.
Inamura, T et. at. al [3] Figure.3 より引用
2D LiDAR・Wheel Odometry
は近日実装予定](https://image.slidesharecdn.com/20201010unitydojotanakaryodo-201019074244/85/Virtual-Tsukuba-Challenge-on-Unity-11-320.jpg)
![16シミュレータ構築の難所（LiDAR）
• 通信速度が遅い（前述）
• 葉っぱなどのモデルが単調
• レーザー強度モデル無し
VTC (UE4) by fuRo
VTC on Unity
• 通信速度が速い（並列処理）
• レーザー強度モデル有り[4]
[4] 吉田 智章, 原 祥尭, “移動ロボットシミュレータにおける 3D Lidar の受光強度シ
ミュレーション”, ROBOMECH 2020, 2020.
平面プレート
の形状を観測…](https://image.slidesharecdn.com/20201010unitydojotanakaryodo-201019074244/85/Virtual-Tsukuba-Challenge-on-Unity-17-320.jpg)
Virtual Tsukuba Challenge on Unity について
- 1. 筑波大学 田中 良道 桑野 僚大 Virtual Tsukuba Challenge on Unity 2020.10.10
- 2. 1自己紹介 田中 良道（Ryodo Tanaka） • 所属：筑波大学（学生） • 研究：Multi Contact Motion Planning • 趣味：クラリネット演奏 • Twitter：@Ryodo Tanaka 桑野 僚大（Tomohiro Kuwano） • 所属：某自動車メーカー • 趣味：電子工作，プログラミング … etc • Twitter：@calm0815 ↑最近買った犬ロボ ← 高2の頃の様子 現在はここから +20kg...
- 3. 2Virtual Tsukuba Challenge on Unity ... ? つくばチャレンジ • 2007年より開催 • つくば市内で開催 • 自律移動ロボットの大実験大会 • 交通規制などは無し！ • 安全・確実に動作するロボットの開発 Virtual Tsukuba Challenge Virtual Tsukuba Challenge on Unity つくばチャレンジ2018のコース．全長約2kmある • 2020年はコロナの影響で実機大会中止… • シミュレーション環境での開催 • 千葉工業大学 fuRo により 2018年から提唱・開発 • 2020年大会の公式シミュレータ（UE4） • Virtual Tsukuba Challenge の Unity 版 • 2020年大会の公式シミュレータに….！ Virtual Tsukuba Challenge の様子（公式Githubより引用）
- 4. 3つくばチャレンジで使われる機体（例） • 動き回れる（２～６時間） • 歩道を走破できる • 周辺環境認識センサがついている • 自律移動のための計算機がついている ハードウェア • プログラムの統合・通信がやりやすい • プログラムの再利用を行いたい … etc ソフトウェア
- 5. 4ROSとシミュレータについて • Robot Operating System の略称 • OSというよりミドルウェア ツール ………… 基盤 …………… エコシステム … 分散型計算システム 起動，監視，デバッグ，視覚化，… etc 移動，操作，認識， … etc を中心としたライブラリを提供 世界中の開発者とライブラリを共有 パッケージリリース規則なども充実 Gazebo Ignition • ROSとのインテグレーションが簡単 • Unityに比べると重たい（動作・起動共に） • 大規模環境は作りづらい • 簡単なAsset追加がやりづらい • レンダリングが貧弱 • レンダリング等良くなりそう • インテグレーションが現段階では大変
- 6. 5なぜUnityを使うのか？ • 大規模マップが作れる！ • Gazeboに比べて軽量 • Asset Store が利用できる • レンダリングがキレイ • VRとのインテグレーションもできそう…！ • Unity触ってみたい Unity + ROS で Virtual Tsukuba Challenge をやると面白そう！
- 8. 7パッケージ構成 vtc_unity 統合パッケージ 環境・センサ・ロボット 自由に組み合わせ可能！（※ROS1 の利用が前提） unit04_unity ロボットパッケージ • ROS# を利用 • URDFから作成可能 sensors_unity センサパッケージ • 3D LiDAR • RGB Camera • IMU (6 Axis) vtc_world_unity 環境パッケージ • 点群から生成 • つくば市役所周辺 • 公園はUpdate中！
- 9. 8環境データの構築 Point Cloud Data 約1,400万点 by 防衛大学 冨沢研究室（Stencil 2.0） Blender (≥2.8) メッシュ化 less than 10,000ポリゴン モデル化 オブジェクト配置
- 10. 9ロボットモデルの構築 • xml記法のファイル • あらゆるプログラムが参照 URDF （Unified Robot Description Format） • テクスチャ • 衝突モデル • Joint設定 は自動生成 • 質量情報 • センサモデル は手動生成 [1] https://github.com/siemens/ros-sharp/wiki/User_App_ROS_TransferURDFFromROS API[1]
- 11. 10センサモデルの構築 3D LiDAR [2] https://github.com/Field-Robotics-Japan/sensors_unit 6Axis IMU RGB Camera RGBD Camera sensors_unity[2] [3] Inamura, T. and Mizuchi, Y., 2020. SIGVerse: A cloud-based VR platform for research on social and embodied human-robot interaction. arXiv preprint arXiv:2005.00825. Inamura, T et. at. al [3] Figure.3 より引用 2D LiDAR・Wheel Odometry は近日実装予定
- 13. 12シミュレータ構築の難所（環境づくり） 木等の複雑形状の計測はどうする？ そもそも木の除去も大変！ 上：点群，下：メッシュモデル 同じ木のモデルでも 計測したものは平たいメッシュを観測している…
- 14. 13シミュレータ構築の難所（環境づくり） そもそも木の除去も大変！ 上：点群，下：メッシュモデル 同じ木のモデルでも 計測したものは平たいメッシュを観測している… 木等の複雑形状の計測はどうする？
- 17. 16シミュレータ構築の難所（LiDAR） • 通信速度が遅い（前述） • 葉っぱなどのモデルが単調 • レーザー強度モデル無し VTC (UE4) by fuRo VTC on Unity • 通信速度が速い（並列処理） • レーザー強度モデル有り[4] [4] 吉田 智章, 原 祥尭, “移動ロボットシミュレータにおける 3D Lidar の受光強度シ ミュレーション”, ROBOMECH 2020, 2020. 平面プレート の形状を観測…
- 18. 17今後のUpdate（予定） • 公園エリアの作りこみ • 各種Objectの配置 vtc_world_unity（環境） sensors_unity（センサ） unit04_unity（ロボット） • レーザー強度（LiDAR）の実装 • ノイズの付加 • GPSセンサの追加 • 通信規格の修正・軽量化 • URDFからのモデル作成方法マニュアルの追加 その他 • NPCの追加 • オンラインNPC・ロボットの追加 更新内容は Twitterにて公開！ ＠RyodoTanaka
- 20. 19今後の展望と募集 • VRを使ってWorldの中に入りたい！ • Assetを増やしてリアルな街をもっと作りこみたい！ • NAT超えで複数人・複数台オンラインシミュレーションしてみたい！ • 重機のシミュレーションもやってみたい！ ⇒ ゲームエンジニアの方大募集中！！！ https://arav.jp/ Vortex Simulator : https://www.youtube.com/watch?v=TkiekFf5970Mogu Live : https://www.moguravr.com/cluster_repo/