VTC on Unity の進捗について

TNK　田中良道
桑野僚大
Virtual Tsukuba Challenge on Unity
2020.11.28

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...

2vtc_unity の概要
Unity Rviz，rqt

3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！

4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

5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]

6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

7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…

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？

三角メッシュ化（再近傍）点群メッシュの単純化
単純化（手動）した領域
まだ単純化
していない領域
大事な処理のほとんどが手動…とても大変…orz

10シミュレータ構築の難所（通信）
Serialize/Deserialize
Publish/Subscribe
rosbridge_server
websocket
HTTP
Serialize / Deserialize
でJSON（Text）に変換…
通信速度が下がる原因に

11
Serialize/Deserialize
Publish/Subscribe
rosbridge_server
websocket
HTTP
通常のトピック通信と同じ
Unityが起動する
すべてのOSで起動可能！！
複数PC間での通信が可能
シミュレータ構築の難所（通信）

12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…

13Update（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

14
https://github.com/Field-Robotics-Japan/vtc_world_unity
vtc_world_unity（環境）
sensors_unity（センサ）
https://github.com/Field-Robotics-Japan/sensors_unity
unit04_unity（ロボット）
https://github.com/Field-Robotics-Japan/unit04_unity
vtc_unity（統合）
https://github.com/Field-Robotics-Japan/vtc_unity
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公開場所（LICENSE : Appache 2.0）

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