Raspberry Piで学ぶ ROSロボット入門

posted with カエレバ

上田隆一日経BP社 2017-03-30

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目次
はじめに
ROSの様々なエラーを管理するデフォルトツールdiagnostics
diagnosticsの概要
エラーデータのデータフォーマット: diagnostic_msgs
- diagnosticのメッセージのステータス
エラーデータの送受信ツール: diagnostic_updater
- オフィシャルなC++とPythonのサンプルコードの場所
- Pythonのサンプルコード
リアルタイムにエラーデータをカテゴリー分けや解析するツール: diagnostic_aggregator
- diagnostic_agggregatorの使い方
エラーデータを可視化するツール: rqt_robot_monitor, rqt_runtime_monitor
- rqt_runtime_monitor
- rqt_robot_monitor
diagnosticsの情報をかっこ良くrvizに可視化するプラグイン: OverlayDiagnostic
参考資料
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はじめに

この記事は2015年ロボットアドベントカレンダーの22日目の記事です。

qiita.com

ROSの様々なエラーを管理するデフォルトツールdiagnostics

ロボットにとって、

ハードウェアやソフトウェアのエラーを

瞬時にハンドリングすることは必須だと思います。

そこで便利なのが、

ROSのデフォルトツールであるdiagnosticsです。

今回は、このdiagnositcsの

基本的な使い方について説明したいと思います。

diagnosticsの概要

diagnositicsは、

ハードウェアなどからの情報から、

ユーザがエラーデータを

ロギングしたり、解析したりしやすくするための

ツールチェーンです。

エラーデータのデータフォーマット(diagnostic_msgs)や

エラーデータの送受信ツール(diagnostic_updater)、

リアルタイムにエラーデータをカテゴリー分けや解析するツール

(diagnostic_aggregator)

エラーデータを可視化するツール

(rqt_robot_monitor, rqt_runtime_monitor, OverlayDiagnostic)、

そして、そのデータを後処理で解析するツール(diagnostic_analysis)

などで構成されています。

続いてこれらのツールについて概要を説明します。

エラーデータのデータフォーマット: diagnostic_msgs

diagnosticのエラー情報は、

diagnostic_msgsのトピックとして送信します。

基本は下記のリンク先の

diagnostic_msgs/DiagnosticStatusにエラーデータを入れ、

DiagnosticArrayに複数のエラー情報を格納して送信する形になります。

基本的な設計思想としては、

DiagnosticStatusにはハードウェアidを与えることができるため、

一つのハードウェアに対して、

一つのDiagnosticStatusを割り当て、

そのハードウェアのエラーメッセージやエラーID、

もしくはエラー判定条件とその値を

KeyValueとして格納して送信する形が一般的なようです。

diagnosticのメッセージのステータス

diagnosticのメッセージのステータスは

下記の4つで表現されます。

OK : エラー無し
WARN: 警告状態
ERROR: エラー状態
STALE: メッセージが届かない状態

エラーデータの送受信ツール: diagnostic_updater

diagnosicのメッセージトピックを送信する場合は、

diagnositic_updaterというツールを使います。

diagnostic_updater - ROS Wiki

c++とpythonのAPIが提供されており、

それぞれほぼ同じAPIで利用することができます。

オフィシャルなC++とPythonのサンプルコードの場所

dianostic_updaterを使う場合の

C++とpythonのサンプルコードは下記のリンクにあります。

Pythonのサンプルコード

下記は最も簡単な

diagnostic_updaterの使い方のサンプルコードです。

#!/usr/bin/env python

import roslib
roslib.load_manifest('diagnostic_updater')
import rospy
import diagnostic_updater
import diagnostic_msgs

temperature = 0

def check_temprature(stat):

    #エラー判定
    if temperature < 10:
        stat.summary(diagnostic_msgs.msg.DiagnosticStatus.OK, "Temperature OK")
    else:
        stat.summary(diagnostic_msgs.msg.DiagnosticStatus.WARN, "Too high")

    #エラー情報追加
    stat.add("Top-Side Margin", 10 - temperature)
    return stat


if __name__=='__main__':
    rospy.init_node("diagnostic_updater_example2")

    # Updaterオブジェクト作成
    updater = diagnostic_updater.Updater()

    # ハードウェア名の設定
    updater.setHardwareID("Sensor1")

    #エラー判定関数の追加
    updater.add("upper-temperature",check_temprature)

    while not rospy.is_shutdown():
        
        temperature+=0.1
        if temperature>=20:
            temperature=0

        print temperature

        #Error チェック
        updater.update()

        rospy.sleep(0.1)

updaterオブジェクトを作成し、

ハードウェア名を追記した後は、

エラー判定を実施する関数を作成し、

その関数オブジェクトをaddし、

メインループでupdateすれば、

自動で/diagnostic トピックをpublishしてくれます。

リアルタイムにエラーデータをカテゴリー分けや解析するツール: diagnostic_aggregator

diagnostic_aggregatorは、

diagnostic_updaterによりpublishされた

DiagnosticArrayのデータをカテゴリ分けし、

/diagnostics_agg というトピックで再パブリッシュをする

ROSノードツールです。

前述のdiagnosticメッセージは、

対象とするハードウェアの数が少ない時は

問題がありませんが、

監視するハードウェアの数が増えていくると、

管理しずらくなります。

そこで、このdiagnostic_aggregatorを使って、

カテゴリー分類することにより、

沢山のエラーデータを管理しやすくなります。

また、diagnostic_agggregatorにより

送信されたデータは

後述するrqt_robot_monitorで分かりやすく

可視化することができます。

diagnostic_agggregatorの使い方

基本的には、

diagnosticメッセージのカテゴリ分けを事前に

yamlファイルに記述しておき、

そのyamlファイルを読み込んで、

aggregatorノードを起動することで、

カテゴリー分けされた/diagnostic_aggというトピックが出力されます。

yamlファイルは下記のように記述します。

analyzers:
  temperature:
    type: GenericAnalyzer
    path: upper-temperature

まずはじめにエラーカテゴリを設定し(templeture)

あとは、それぞれのdiagnosticメッセージを登録します。

typeは、先ほど紹介したdiagnostic_updaterを使っている場合は、

GenericAnalyzerでOKです。

pathはdiagnosticメッセージの名前を設定します。

あとは、

下記のようにdiagnostic_aggregatorノードを起動し、

先ほどのyamlファイルを読み込むようにすればOKです。

<launch>
  <node pkg="diagnostic_aggregator" type="aggregator_node"
    name="diagnostic_aggregator" >
    <!-- Load the file you made above -->
    <rosparam command="load" file="$(find yourpackage)/launch/analyzerSample.yaml" />
  </node>
</launch>