はじめに

本リポジトリでは、以下の環境を統合したシミュレーション環境を目指しています。

アーキテクチャのイメージは下図の通りです(本図はマイコン制御向けのアーキテクチャ)。

シミュレーション環境の構成

シミュレーション環境の構成として、以下の２つの環境が必要となります。

[A] 制御対象ソフトウェアの開発環境
[B] 制御対象ソフトウェアおよびハード・ロボットのシミュレーション実行環境

本リポジトリでは、[A]と[B]それぞれの環境をdockerコンテナとして提供します。

また、これらの環境は、利用するロボットの種類や数、制御で利用するプラットフォーム(RTOS, ROS等)によって、異なる環境を必要とします。

本リポジトリでは、そういった物をパラメータ化し、用途に応じた dockerコンテナを自動生成することを目指します。

現時点で検討中のパラメータは、こちらです。

https://github.com/toppers/hakoniwa-base/blob/main/params/ev3rt-one-instance.json

今後、ブラッシュアップしながら、成長させていく予定です。

環境

本シミュレーション環境に必要な環境は以下の通りです。

OS
- Windows10/11 の WSL2
- Ubuntu 20.0.4, 22.0.4
- Intel系のMac OS
Docker
Unity

進捗状況

2022/12/31 時点では、EV3RT での HackEV ロボット制御のシミュレーション環境のみ対応しています。

インストール手順

git clone --recursive https://github.com/toppers/hakoniwa-base.git

用途に応じたシミュレーション環境のパラメータ設定

2022/12/31 時点では、未対応です。

用途に応じたパラメータを json 形式で設定する予定です。

Dockerファイルの生成

2022/12/31 時点では、未対応です。

設定したパラメータファイルから、開発環境と実行環境のDockerfileおよび環境変数群を自動生成する予定です。

開発環境のインストール

まず、開発環境用のdockerイメージを作成します。

cd hakoniwa-base
bash docker/create-image.bash dev

実行環境

次に、実行環境のdockerイメージを作成します。

cd hakoniwa-base
bash docker/create-image.bash runtime

Unity環境のセットアップ

インストール

まず、以下のリポジトリをクローンします。

git clone --recursive https://github.com/toppers/hakoniwa-ros2sim.git

次に、ブランチをunity-assetに切り替えます。

git checkout unity-asset

docker コンテナを起動します。

 bash docker/run.bash

もろもろインストールします。

 bash hako-install.bash opt all

こちらの手順で、Unity プロジェクトを開いてください。

ロボットの配置

箱庭コンフィギュレータを起動すると、下図のようにTB3が見えます。

今回は、HackEVモデルを利用したいので、TB3は削除して、HackEVを配置します。

まず、TB3を以下の要領で削除します。

箱庭のロボットアセットを開き、HackEVモデルを選択します。

ドラッグ＆ドロップで、「Robot」直下に配置しましょう。

最後に、この情報をコンフィグファイルとして生成します。

生成完了したら、再度、もろもろインストールします。

 bash hako-install.bash opt all

開発環境のディレクトリ構成とビルド方法

開発対象とする制御アプリケーションは、workspace/dev/src 直下に開発アプリのディレクトリを作成し、ファイル配置する形になります。

workspace/dev
└── src
    ├── [開発アプリディレクトリ]
    :     :
    ├── build.bash
    └── install.bash

開発環境でのビルドは、dockerコンテナ上で行います。アプリケーションのビルド方法は、以下のコマンドを実行するだけです。

bash docker/build.bash [開発アプリディレクトリ名]

生成された実行バイナリは、ローカルホスト上のファイルとして生成されます。

EV3RTの場合は、[開発アプリディレクトリ]配下に、asp ファイルが作成されます。

シミュレーション実行手順

開発環境と同様に、実行環境もローカルホスト上に、シミュレーション実行に必要なファイル群を保存する構成です。

ディレクトリ構成は以下の通りです。

workspace/runtime/
├── asset_def.txt
├── asset_env.bash
├── hakoniwa-core-cpp-client
├── hakoniwa-conductor
├── install.bash
├── params
│   ├── base_practice_1-1
│   │   ├── device_config.txt
│   │   ├── memory.txt
│   │   └── proxy_config.json
│   ├── block_signal-1
│   │   ├── device_config.txt
│   │   ├── memory.txt
│   │   └── proxy_config.json
│   └── train_slow_stop-1
│       ├── device_config.txt
│       ├── memory.txt
│       └── proxy_config.json
├── run
│   ├── base_practice_1-1
│   ├── block_signal-1
│   │   └── log.txt
│   └── train_slow_stop-1
│       └── log.txt
└── run.bash

シミュレーション実行対象となるアセットは asset_def.txt に記述します。

<開発アプリディレクトリ名>:<ID>
 ：

例：

block_signal:1
train_slow_stop:1

ところで、複数のathrillを同時に起動すると、コンソールログが重複して大変なことになります。そのような場合に備えて、Athrillのログを特定の場所に吐き出すコンフィグ設定が可能です。

<開発アプリディレクトリ名>:<ID>:<ログ出力ファイルパス>
 ：

例：

block_signal:1:root/workspace/run/block_signal-1/debug.txt
train_slow_stop:1:root/workspace/run/train_slow_stop-1/debug.txt

実行環境の起動

docker コンテナを起動するだけです。

bash docker/run.bash runtime

成功すると、Rust版箱庭マスタと箱庭プロキシが起動します。

$ bash docker/run.bash runtime
INFO: ACTIVATING HAKO-MASTER
INFO: ACTIVATING ASSET-PROXY
OPEN RECIEVER UDP PORT=172.26.214.23:54001
OPEN SENDER UDP PORT=172.26.214.23:54002
delta_msec = 20
max_delay_msec = 100
INFO: shmget() key=255 size=12160 
Server Start: 172.26.214.23:50051
INFO: START block_signal-1
add_option:/root/athrill-target-v850e2m/athrill/bin/linux/athrill2
add_option:-c1
add_option:-t
add_option:-1
add_option:-d
add_option:/root/workspace/params/block_signal-1/device_config.txt
add_option:-m
add_option:/root/workspace/params/block_signal-1/memory.txt
add_option:/root/workspace/dev/block_signal/asp
INFO: PROXY start
target_channels: 0 target_channels: 1024
create_channel: id=2 size=1024
INFO: START train_slow_stop-1
INFO: SIMULATION READY!
add_option:/root/athrill-target-v850e2m/athrill/bin/linux/athrill2
add_option:-c1
add_option:-t
add_option:-1
add_option:-d
add_option:/root/workspace/params/train_slow_stop-1/device_config.txt
add_option:-m
add_option:/root/workspace/params/train_slow_stop-1/memory.txt
add_option:/root/workspace/dev/train_slow_stop/asp
INFO: PROXY start
target_channels: 0 target_channels: 1024
create_channel: id=0 size=1024

Unityのシミュレーション実行

Unityエディタ上で、シーンをToppers_Courseに切り替えます。

シミュレーション開始ボタンを押下します。

シミュレーション実行待ち状態になります。

「開始」ボタンを押下すると、動き出します。

動作例：

master2.mp4

技術背景

TODO

toppers / hakoniwa-base