光近接センサモジュール WrPPS Single Board 販売開始
東京オープンソースロボティクス協会は 光近接センサモジュール WrPPS Single Board を税込価格 7,700円 で販売を開始しました．
- WrPPS: Wide-range Precise Proximity Sensor = 広範囲精密近接覚センサ
デュアルセンサによる近接〜中距離の連続的計測
ToF:Time-of-Flight 光距離センサ（VL53L0X） と IR 反射強度（VCNL4040）近接センサを同一の小型基板に搭載し，2種のセンサ情報を統合的に利用するキャリブレーション機能を実装したドライバソフトウェア wrpps_ros https://github.com/tork-a/wrpps_ros を利用することで広範囲で高精度な近接覚センシングが可能になっています．
WrPPS Single Board がデュアルセンサ方式を採用している背景として，ToF 光距離センサはその特性上ごく近距離では計測困難な領域が生じます．一方，反射強度近接センサは近距離に強い反面，色や材質の影響を受けやすい性質があります．
これらのセンサ各特性に対して WrPPS Single Board と wrpps_ros ではこれら 2種 のセンサレンジが重なる距離に対象物があるときに ToF 光距離センサ計測値から反射強度近接センサの計測値をキャリブレーションして距離を算出・統合することで近接～中距離を連続的・頑健に計測しています．
WrPPS Single Board の特徴
- デュアルセンサ
- ToF 光距離センサ：ST VL53L0X（ 最大約 2 [m] ）
- 近接+周囲光完全一体型センサ：Vishay VCNL4040（ 0 ～ 約 0.2 [m] ）
- 小型
- 基板サイズ：18 ✕ 18 ✕ 4.7 [mm]
- 重量：約 1.5 [g]
- 配線コネクタ
- JST SH（SM04B-SRSS）4ピン
- SparkFun Qwiic Connect System 準拠
- 市販の SH コネクタケーブルが利用可能
- Arduino ボードを使用して駆動
- 動作確認済み Arduino ボード
- Arduino UNO R4 Minima
- Arduino nano Every
- ROS 対応
- Ubuntu 20.04 + ROS Noetic
- ドライバソフトウェア：wrpps_ros https://github.com/tork-a/wrpps_ros
- OSS ライセンス：BSD-3-Clause
活用シーン
- 把持のプリコンタクト制御：対象に触れる直前まで高精度に計測
- 多種類対象物の近接検知：色・材質差の影響を抑えた近接距離判定
- 小型ロボットの安全接近：小型・軽量でエンドエフェクタや小型移動ロボットなどに搭載可能
- 柔軟な外装の接触検知：布などの柔軟な外装内側から変形を検知（ぬいぐるみロボットなど）
利用方法
ドライバソフトウェア wrpps_ros の利用方法は GitHub リポジトリの README に記載していますのでご参考ください．
- wrpps_ros README – GitHub
- https://github.com/tork-a/wrpps_ros#readme-ov-file
技術的な質問については wrpps_ros の Issues に投稿していただけるとありがたいです．
- wrpps_ros Issues – GitHub
- https://github.com/tork-a/wrpps_ros/issues
サンプル貸出
合計で 10個ほど を上限数として WrPPS Single Board のサンプル貸出しを行います．
- 主な貸出条件
- 1組織あたり1つ
- 貸出期間：1ヶ月（応相談）
- 貸出地域：日本国内
- 貸出品については研究・検証用途とし，商用利用の場合はご購入願います．
WrPPS Single Board のサンプル貸出しを希望される方は下記リンク先にある Google Form 上の「WrPPS Single Board 貸出申込フォーム兼同意書」に必要事項を記入して送信してください．弊社から返答のメールをお送りします．
- WrPPS Single Board 貸出申込フォーム兼同意書 – Google Form
- https://forms.gle/W4vbHDBQKuEyyhQe9
- 注）メールアドレスに誤りがないよう記入をおねがいいたします．
ご購入について
WrPPS Single Board 価格は 1回路あたり 7,700円（消費税込み）です．
当面は日本国内への販売（出張などでの日本国外一時持ち出し使用可）となっています．
WrPPS Single Board のご購入希望や各種お問い合わせは下記メールアドレスにお送りください．
- お問合せ先
- info@opensource-robotics.tokyo.jp
ご購入の流れはおおよそ次のとおりです．
- TORK 宛の上記メールにて購入の希望や検討の旨をお知らせください
- TORK より見積書の送付
- 発注
- 納品（送料無料）・納品書発行
- 請求書 PDF ファイルの送信
- 請求書にもとづいてお支払い
ご検討のほどよろしくお願いいたします．
ルンバ 900 シリーズを ROS で遠隔操作ロボットに – USB 有線操縦編
iRobot 社のお掃除ロボット「ルンバ（Roomba）」は 700 シリーズ以前のモデルでは mini-DIN のインターフェースポートがありシリアル通信にて外部からルンバを操作するためのインタフェース Roomba Open Interface (ROI) が提供されていました．またルンバ 900 シリーズではシリアルポートが micro USB となり USB ケーブル経由で外部コンピュータと簡単につなげて ROI が利用できるようになっていました．
そしてルンバから派生した掃除機能を廃して趣味や教育用をターゲットとした Create ロボットもルンバと共通の ROI で操作可能です．なおかつ Create 向けとして ROI の ROS インタフェースが GitHub で提供されているので この ROI-ROS インタフェースを用いることでシリアルポートの付いているルンバを ROS から操作することが可能となっています．
本シリーズの記事では PC やラズパイから USB ケーブルで 900 シリーズのルンバに接続して ROS からルンバを操縦する方法を紹介します．
記事のシリーズ構成は次のようになる予定です．
- ルンバを Ubuntu PC から ROS を使って USB 有線操縦する（→本記事）
- ルンバを Raspberry Pi に接続して ROS を使って WiFi 経由で無線遠隔操作ロボットにする（→次回記事）
実行環境
ルンバを Ubuntu PC から ROS を使って USB 有線操縦することを目的とした今回の記事におけるハードウェア・ソフトウェア構成は以下のようになっています．
- ルンバ 961
- micro USB ケーブル
- PC: Dell Inspiron 13 5390
- OS 等: Ubuntu 24.04 + ROS Jazzy (ROS2)
- コントローラ（どちらか1つ）
- Xbox360 互換ゲームパッド（ 8bitDo SN30 pro – USB 有線 ）
- 3Dマウス（ 3DConnexion SpaceMouse Wireless を有線で使用 ）
- 使用コード: https://github.com/y-yosuke/create_robot/tree/humble-add-setmode
OS などの環境については本記事執筆直近の動作検証では Ubuntu 24.04 と ROS Jazzy (ROS2) の組み合わせで行っていますが，過去に行った検証では Ubuntu 22.04 + ROS Humble の組み合わせでも動作確認しています．
使用コードについては今回のシステム構成において使いやすいように Create Robot のソフトウェア GitHub リポジトリ https://github.com/AutonomyLab/create_robot から
フォーク https://github.com/y-yosuke/create_robot/tree/humble-add-setmode して利用しています．
インストール・ビルド
Ubuntu 24.04 に ROS Jazzy のインストールする手順は下記リンク先の ROS 2 Documentation: Jazzy – Installation Ubuntu (deb packages) を参照して実行してください．
依存パッケージをインストールできるように rosdep をセットアップしておきます．
$ sudo apt install python3-rosdep $ sudo rosdep init $ rosdep update
ビルドのために colcon 関連パッケージをインストールします．
$ sudo apt install python3-colcon-common-extensions
ROS ワークスペースを作成して GitHub からコードをクローンし，インストール・ビルドを実行します．
$ source /opt/ros/jazzy/setup.bash $ mkdir -p ~/roomba_ws/src $ cd ~/roomba_ws/src/ $ git clone -b humble-add-setmode https://github.com/y-yosuke/create_robot.git $ git clone https://github.com/AutonomyLab/libcreate.git $ gnome-text-editor ~/roomba_ws/src/libcreate/include/create/packet.h $ cd ~/roomba_ws/ $ rosdep install -r -y --from-paths src --ignore-src $ colcon build $ source ~/roomba_ws/install/setup.bash
2024.09.20 追記
上記手順の libcreate を git clone したあとに下記コマンドを追加しています．
$ gnome-text-editor ~/roomba_ws/src/libcreate/include/create/packet.h
本コマンドを実行するとテキストエディタが起動して修正が必要なファイル packet.h が開かれます．
下のように packet.h の 35行目 に #include <string> を挿入してファイルを保存してからテキストエディタを閉じます．
libcreate / include / create / packet.h
#define CREATE_PACKET_H
#include <mutex>
#include <string>
namespace create {
class Packet {
これはビルドするのに必要な下記リンク先の修正のプルリクエストがまだ反映されていないための修正作業です．今後このプルリクエストが libcreate の master ブランチにマージされた後は不要となります．
ルンバの USB 有線操縦
ハードウェアのセットアップ
Ubuntu PC のソフトウェアのセットアップが終了したら Ubuntu PC にルンバとゲームパッドもしくは 3D マウスを接続します．
ルンバ 900 シリーズの micro USB ソケットは上面右側にある細長いカバーを外すとあります．このカバーは工具なしで手で外すことができます．
デバイスの権限設定
ルンバが接続されているシリアルポートの権限を変更してユーザからもアクセス可能な状態にします．
$ sudo chmod a+rw /dev/ttyACM0 $ sudo usermod -a -G dialout $USER
ソフトウェアの実行
ターミナル 1
$ source ~/roomba_ws/install/setup.bash $ ros2 launch create_bringup create_1.launch
launch 後，正常に Ubuntu PC からルンバに通信が確立されているとルンバ側で短いビープ音が鳴ります．
ターミナル 2
ルンバへの速度指令を出すためのゲームパッドもしくは 3D マウスのノードを実行するためにターミナルをもう1つ開いて実行します．
＜ Xbox360 互換ゲームパッド使用の場合 ＞
$ source ~/roomba_ws/install/setup.bash $ ros2 launch create_bringup joy_teleop.launch
＜ 3Dマウス（ 3DConnexion SpaceMouse Wireless ）使用の場合 ＞
$ source ~/roomba_ws/install/setup.bash $ ros2 launch create_bringup spacenav_teleop.launch
spacenav_teleop.launch においてはデッドマン・スイッチの設定はないので SpaceMouse の前後・ヨー軸のねじり入力がそのままルンバへの速度指令として出力されます．
次の動画はゲームパットを用いてルンバを動かしたときのものです．デッドマン・スイッチの L1 を押しながらアナログスティック R を操作することでルンバへの速度指令が出力されている様子が見て取れるかと思います．
ルンバ操作を終了するときは各ターミナルで実行しているプロセスを Ctrl+C で終了してください．
今回の記事はここまでです．
本シリーズ次回の記事ではルンバが動きやすいようにバッテリー駆動のラズベリーパイをルンバと USB 接続し，カメラも併せてラズパイに接続することで，ルンバ 900 シリーズを WiFi を介した ROS 遠隔操作ロボットのようにしてみる様子を紹介する予定です．
Gazebo/MoveIt のための 3D モデリング（５）滑らかなサーフェス – 知識編
前回 「Gazebo/MoveIt のための 3D モデリング（３）基本形状編 – その２」 では洗濯機の基本的な形状で構成されるサーフェスのモデリングを行いました．
今回は発展的な内容として滑らかなサーフェスのモデリングに向けた予備知識的な内容の説明をします．
ロボットモデルはシミュレータ上で使うために結局メッシュ（ポリゴン）にしてしまうのでシミュレーションなどに利用する 3D モデル作成においては 「滑らかなサーフェス」 である必要性は高くありません．
しかし，モデリング対象の中には滑らかなサーフェスになるように設計されている製品もあります．そのような製品のモデリングの際に対象物の形状が円弧のように見えるけど何か違うので合わなくて悩むようなことがあります．そういったときに円弧などの基本的な形状以外のサーフェスもあることを知っていると，それは厳密には合わないものとして割り切って近似的に円弧などのシンプルな形状としてモデリングするということも適切に判断できると思います．
このようなことから，今回の記事はそういった 「滑らかなサーフェス」 について 「知る」 ことを目的としています．
「滑らか」とは？
「滑らか」 とはは何であるかというと，曲線やサーフェスの位置や接線方向，曲率，曲率の変化率に連続性があるということです．
上の図は 90° の角度をもつ直線間を曲線で接続させたときの連続性の違いによる曲率（黄色カーブ）のグラフ（CurvatureGraph）を表した画像をアニメーション化したものです．
（クリックで拡大）
各接続条件は次のリストのように連続性の条件が加わってゆくように考えてください．
「R形状」は「接線連続」のうち円弧で接続できる特殊なケースと捉えることができます．
- 位置連続
- 位置連続 + 接線連続
- 位置連続 + 接線連続 + 曲率連続
- 位置連続 + 接線連続 + 曲率連続 + 曲率変化率連続
- 位置連続 + 接線連続 + 曲率連続 + 曲率変化率連続 + 曲率変化率の変化率連続
上の図の接続連続性の異なる曲線を 「押し出し」 してサーフェスを作成してレンダリング表示にしたものが次の図です．
影の付き方が曲率や曲率変化率などの連続条件を加えてゆくと段々と滑らかになるのが見て取れるでしょうか？
サーフェスの曲率を解析して色で表した（CurvatureAnalysis）ものが次の図で，青が曲率が小さく，赤が曲率が大きいコンタ図になっています．
連続性の条件が加わるにつれて接続部周辺の曲率の変化が緩やかになっています．
また，サーフェスの滑らかさを評価するために 「ゼブラ（縞模様・Zebra）」 解析もわかりやすいのでよく利用します．
- Zebra
- “Zebraコマンドは，縞模様を使用して，サーフェスの滑らかさと連続性を視覚的に評価します．”
- https://docs.mcneel.com/rhino/7/help/ja-jp/commands/zebra.htm
ゼブラ表示によりサーフェスの連続性がより強調されます．縞模様の通り方の滑らかさがサーフェスの接続性の滑らかさを表しています．サーフェスが滑らかに接続しているかどうかを評価したり，接続を滑らかに修正する際に役立ちます．
本シリーズの記事のモデリング対象として作成した洗濯機モデルの曲率とゼブラを表示したものが次の２つの図です．モデル全体で解析すると解析用のメッシュを細かく出来なくなるので，実際には接続性を評価する面に限って解析用メッシュをなるべく細かくして解析をするようにしています．
「制御点」と「次数」
実際に滑らかなサーフェスをモデリングする場合は，サーフェスが CAD やサーフェスモデラ内部でどのように表現されているかを理解しているとより意図したものに近いサーフェスを作成できるように思います．
Rhinoceros や一般的な CAD などでは曲線やサーフェスは NURBS (Non-Uniform Rational B-Spline／非一様有理Bスプライン) という数学的モデルで表現されています．
NURBS 以外にもサーフェスの 3D 表現モデルとして SubD （Subdivision／細分割曲面） もあります． SubD はコンピュータグラフィックス系の 3D モデリングソフトウェアで利用されていますが，機構設計分野ではあまり使われていませんので本シリーズの記事の対象としません．
NURBS で表現される曲線やサーフェスが何で構成されているかは大まかに述べますと 「制御点」 と 「次数」 です．
上の図は前項目で 90° の角度をもつ直線間を連続性の異なる接続をした曲線がそれぞれどのような 「制御点」 と 「次数」 で表現されているかを示した図をアニメーション化したものです．
NURBS カーブにおいてはその接続における連続性は次のリストにある各数の「制御点」により構成されています．
- 位置連続 → 端点の 1 点
- 接線連続 → 端点を含めたの 2 点
- 曲率連続 → 端点を含めたの 3 点
- 曲率変化率連続 → 端点を含めたの 4 点
- 曲率変化率の変化率連続 → 端点を含めたの 5 点
「次数（degree）」 は大きな数字になるほど曲線が滑らかになります．
上の図は 90° の角度をもつ直線間を接続した 「制御点:8 次数7 の曲線（曲率変化率連続）」 をあえて 「リビルド（Rebuild）」 して 「制御点:8 次数: 3 の曲線」 にして両端点の曲率を接続先の直線に 「マッチング（Match）」 した曲線の曲率の比較です．同じ制御点数でも次数が低いと曲線内で曲率の変化率の連続性が保てなくなってしまいます．
曲線に設定できる 「次数の最大値」 は 「制御点数 – 1」 です．
両端を曲率連続にするための 「制御点が6個」 の曲線の場合は 「次数の最大値は5次」，両端を曲率変化率連続にするための 「制御点が8個」 の場合は設定できる 「次数の最大値は7次」 になります．
制御点が多いとより細かく曲線やサーフェスの形状の制御が出来ますが，編集が大変だったり，データサイズが大きくなってしまうので，最小の制御点と適切な次数で表現したい形状や滑らかさを規定できるのがベストです．
接続条件は曲線の両端で同じである必要はないので，例えば片方の端は 「位置連続」 にして，もう片方の端は 「曲率変化率連続」 にするということも可能です．この場合の必要最小限の制御点は 「位置連続側: 1点」 と 「曲率変化率連続側: 4点」 と合わせて 「5点」 は必要になります．制御点を 「5点」 とした場合の次数の最大値を採って 「4次」 とするのが良いでしょう．
制御点が少なくて意図する形状が得られないようでしたら適宜制御点を多くして，次数もそれに合わせて大きくすると良いですが，次数の方は最大でも 「７次」 で十分なように筆者は考えています．
サーフェスにおける「制御点」と「次数」
これまで曲線を例に 「制御点」 と 「次数」 について説明してきましたが，サーフェスは曲線の「制御点」と「次数」を2方向に拡張したものです．
サーフェスは 「U方向」 と 「V方向」 の２方向がある 「四角い布」 をベースに，それを伸縮・曲げを行ったり，トリムしてその一部を使ったりするイメージとして捉えることができます．
円錐体のような三角形のサーフェスもありますが 「四角い布」 の特殊例と捉えることができ，同様にUV方向それぞれの要素があります．
次の図は本シリーズでモデリング対象とするために作成した洗濯機モデルのボディの角部のサーフェスの制御点と曲率のグラフを表示したものです．四方にある接続先のサーフェスとそれぞれ（なるべく）曲率変化率まで連続するように作成しました．そのため次数を 7次 とし，制御点を U方向に 15点，V方向に 8点 を持つサーフェスとしました．
- 図示したサーフェス例の制御点と次数
- U方向: 制御点 15点 / 次数 7
- V方向: 制御点 8点 / 次数 7
曲線の連続性と同じように，サーフェスの連続性も各辺毎に作成時設定できるサーフェスもありますし，マッチングの際に異なる設定で各辺で行えば可能ですが，四辺の接続先と矛盾がないようにしないと隙間のないサーフェスにならない可能性もある点が曲線に比べて難しいところです．
どれほど滑らかにする？
さて，ロボットシミュレータのための 3D モデリングにおいてはどれほど滑らかなサーフェスを作成したら良いのでしょうか？
本記事冒頭で述べたように，ロボットモデルはシミュレータ上で使うために結局メッシュ（ポリゴン）にしてしまうのでシミュレーションなどに利用する 3D モデル作成においては 「滑らかなサーフェス」 である必要性は高くありません．
曲率連続や曲率変化率連続のサーフェスでモデリングしてメッシュ化してもそのような連続性に近い状態を維持しようとするとメッシュが細かくなりデータが重くなります．ただ，そのロボットシミュレーションをデモンストレーションやプレゼンテーションで綺麗に見せたく，少しメッシュデータが重くても良いような場合はなるべく滑らかなサーフェスをモデリングすることもあるように思います．
また，メッシュのデータ量の他にモデル作成の手間も考えておくべきでしょう．
下のリストにサーフェスの連続性の違いをまとめました．技術的なロボットシミュレーションが目的であれば 接線連続 までとしてモデリング時間を省くのも1つの方法です．大きな面はメッシュで形状が潰れてしまわないので 曲率連続 や 曲率変化率連続 まで考慮したモデルとして，小さな面はメッシュ形状に埋もれてしまうので R形状 や 接線連続 としてメリハリをつけるのも良いでしょう．
Rhinoceros では「曲率連続」までは標準の機能として普通に利用できるのでロボットシミュレータのための 3D モデリングでも用いるのはそんなに手間のかかることではないように思います．
- 位置連続
- 面取り形状など
- 機械設計的
- R形状
- 隅R・角Rや．前回の記事で作成したフィレットのロフトなどが例
- フライスや旋盤で機械加工された対象物のモデリングには必須
- 機械設計的
- 接線連続
- ロボット 3D モデリングの自由曲面では多く使う場合が多いか？
- 曲率連続
- 滑らかに見えるサーフェス
- デザイン的
- 使っている CAD やサーフェイスモデラで機能的に簡単に作成できるようだったら用いてみるのもあり
- Rhinoceros では
- 標準で曲率連続にサーフェフをマッチング修正する機能がある
- 曲率変化率連続
- より滑らかに見えるサーフェス
- ロボット 3D モデリングでは知識として持っていたら十分
- 使えると造形できるものが増える
- デザイン的
- Rhinoceros では
- 「作成時」に曲率変化率連続性のある曲線・サーフェスを作成する機能はある
- 「修正時」は曲率連続マッチング機能を利用した後に，加えて曲率目視で4番目の制御各点を手動調整する必要があるので手間
- （この曲率変化率連続マッチングを行う Plug-in があれば筆者にも教えて欲しい！）
- 曲率変化率の変化率連続
- Rhinoceros では
- 「作成時」に曲率変化率の変化率連続性のある曲線・サーフェスを作成する機能はある
- 「修正時」に曲率目視で5番目の制御点まで手動調整するのは難しいか？
今回の記事はここまでです．
大体どのような滑らかさのサーフェスの種類があって，CAD やサーフェスモデラでそれを作成するために必要な条件や作成の手間のイメージが伝わっていると良いのですが．
本シリーズ次回の記事は
「Gazebo/MoveIt のための 3D モデリング（６）滑らかなサーフェス – 作成編」
を予定しています．
Gazebo/MoveIt のための 3D モデリング（４）基本形状編 – その２
前回 「Gazebo/MoveIt のための 3D モデリング（３）基本形状編 – その１」 で Box 形状や球面で洗濯機の大きな面のモデリングを行いました．
今回はその続きで，洗濯機の背面や底部のモデリングを行います．
今回のゴールは左の図の状態です．
ボディ背部のモデリング
ボディ背面の突出形状部の最後部から 40mm の幅がありますので，洗濯機の主要形状部をその分トリムします．（前回 Box 形状の Scale1D を前後方向に行わずにガムボール移動などで World 座標系で X の正方向に 40mm 移動した場合はこの手順は不要）
洗濯機の側面視で最背部から垂直な直線を描画して，前方向に 40mm 移動させ，この直線を使ってボディをトリム（Trim）します．
Perspective ビューでトリムされたボディのエッジ分析（ShowEdges）をすると次の左の図のようになります．
このような開口部エッジが同一平面内にあって閉曲線になっている場合は平面で塞ぐ 「キャップ（Cap）」 を実行できます．
- キャップ
- メニュー: ソリッド(O) > キャップ(H)
- コマンド: Cap
「キャップ」の実行結果
同一平面内にある閉エッジ
次は背部に突出している形状を作成します．
背部の台形状の輪郭を描画します．上面視（Top ビュー）で座標 (-320,0) から水平の直線（Line）を後部に向かって描画して，その直線からオフセット（Offset）で オプション Both(B) で両サイドへのオフセット線をオフセット量 260[mm] = 520mm/2 で描画します．メインボディ最後部のエッジと 260mm オフセットした両直線の交点を中心に回転（Rotate）で 45°，-45° を指定して回転させて上面図画像の輪郭に合うことを確認します．
- 回転
- メニュー: 変形(T) > 回転(R)
- コマンド: Rotate
また直線（Line）を座標 (-360,0) から「両方向(B)」を指定して洗濯機の幅方向に描画します．
描画した３つの直線の台形での不要部分を互いにトリムします．
Perspective ビューに移って台形の開いている部分を直線で接続して結合（Join）して曲線を閉じます．閉じた曲線を洗濯機の高さ方向（Z方向）に +90mm ガムボールで移動させます．
背面部の基礎となる 3D 形状をソリッドの「垂直に押し出し」で作成します．とりあえず上面高さまで押し出しします．
- 垂直に押し出し
- メニュー: ソリッド(O) → 平面曲線を押し出し(X) → 直線(S)
- コマンド: ExtrudeCrv
洗濯機の側面視（Back ビュー）にて洗濯機背部形状の上端に相当する斜めの直線を描画して先程「押し出し」したソリッドを トリム（Trim） して キャップ（Cap） で閉じます．
洗濯機背面部上面でトリムしたモデル（キャップの前の段階）
三面図から読み取れる形状としてはここまでなのですが，洗濯機背部は角部や隅部に 「R形状」 や 「フィレット」 と言われる形状がつけられていることが多いです．
今回は三面図から 「R形状」 の寸法は読み取れないので，それを想像して寸法を決めて 「ロフトサーフェス（Loft）」 で作成します．
ロフトサーフェスは曲線と曲線の間にサーフェスを作ります．ロフトサーフェスの基となる曲線を 「フィレット(Fillet)」 で描画します．
- フィレット
- メニュー: 曲線(C) → フィレット(F)
- コマンド: Fillet
フィレットの半径は最後部の平面上の方に 40mm メインボディとつながる平面上の方に 80mm のフィレットをかけるとバランスの良さそうなロフトサーフェスになるかと思います．
- ロフト
- メニュー: サーフェス(S) > ロフト(L)
- コマンド: Loft
洗濯機背部上方のコーナー部にロフトでフィレットサーフェスが作成できたら ミラー（Mirror） でX軸対称に反転コピーします．そしてミラーリングして左右２つになったフィレットで洗濯機背部のソリッドモデルを トリム（Trim） します．
２つのフィレットとそれらでトリムされた背部ポリサーフェスを 結合（Join） すると１つのソリッド（閉じたポリサーフェス）になります．
洗濯機のメインのボディと背部の２つのソリッドモデルは互いに接し合っているので２つのソリッドの 「和の演算（BooleanUnion）」 を行って１つのソリッドモデルにします．
- 和の演算
- メニュー: ソリッド(O) > 和(N)
- コマンド: BooleanUnion
1つのソリッドになるので，くどいようですが ShowEdges で 「閉じたポリサーフェス（=ソリッド）」 であることを都度確認すると良いでしょう．
ボディ底部のモデリング
Gazebo や MoveIt のモデルとしては洗濯機底部はロボットとインタラクションすることはあまりないと思いますので大体の雰囲気をモデリングできれば十分です．
洗濯機の足部は三面図だけではなくカタログ画像からも少し形状が分かるので三面図と併せて参考にしてモデリングします．
カタログ画像や3面図から，足部はテーパのかかった円錐台形状であろうと思われます．
側面視や前面視からそれぞれの足の中心座標を推定し，下面と上面の直径はそれぞれ 50[mm] と 54[mm] ぐらいと当たりをつけて円を描画してロフトとキャップを組み合わせてソリッドモデルを作成します．
洗濯機底部の足以外のサーフェスのモデリングの大まかな様子は次の GIF アニメーションのような感じです．モデリングの履歴（ヒストリー）を使わないモデリングなので作成手順はやり易い順番で大丈夫です．またサーフェスの作成方法も１通りしかないのではなく，例えば 「ロフト （Loft）」 でフィレット形状を作成する代わりに 「サーフェス > フィレット（FilletSrf）」 や 「エッジをフィレット（FilletEdge）」 ，「回転（Revolve）」 を使ったりすることもできます．
これまで取り上げていない機能で利用したのは 「曲線を押し出し（ExtrudeCrv）」 と 「円柱（Cylinder）」 の機能です．
- 曲線を押し出し
- メニュー: サーフェス(S) > 曲線を押し出し(X) > 直線(S)
- コマンド: ExtrudeCrv
- 円柱
- メニュー: ソリッド(O) > 円柱(Y)
- コマンド: Cylinder
今回は洗濯機ボディの背部や底部のモデリング方法を紹介して，次のモデルとなり本記事のゴールに到着しました．
基本形状編はひとまず今回の記事までです．
本シリーズ次回の記事は 「Gazebo/MoveIt のための 3D モデリング（５） 滑らかなサーフェス – 知識編」 を予定しています．
パソコン1台で出来るロボットの学習素材集
ROS（ロス／Robot Operating System）の学習は実際にロボットがなくてもロボットのシミュレータが入手できるのでネットワークにつながるパソコンが1台あればできますので結構自習に向いています．この記事では ROS の学習を始める，進めるにあたり必要な情報がある Web へのリンクを中心に紹介します．
大まかに言うと次のインストールを行えば ROS の学習をスタートすることができます．
- パソコンにオペレーティングシステムの Ubuntu Linux をインストール
- Ubuntu Linux に ROS をインストール
- ROS 上で動くロボットソフトウェアのインストール
- → 紹介 ROS チュートリアル内にて
ROS と Ubuntu Linux のバージョンは後述する ROS 学習のチュートリアルが現時点では ROS Kinetic というバージョンを基本としているので下記の組み合わせをお勧めします．
- Ubuntu 16.04
- ROS Kinetic
ROS Melodic は ROS Kinetic と基本的な操作のほとんどは変わらないので ROS Kinetic で学習してから ROS Melodic に移行しても難なく可能です．
パソコンへの Ubuntu Linux のインストール
パソコンはどのようなものを使えば良いのか？については下記記事を参考にしてください．
最新高性能パソコンよりも数年型落ちや廉価の機種のほうが Ubuntu Linux をインストールしやすい傾向にあるように思います．
Ubuntu Linux への ROS のインストール
下記リンク先に各 ROS のバージョンにおけるインストール手順が書かれています．
また，Ubuntu のバージョンと ROS のバージョンには1対1の対応関係があるので組み合わせを気をつける必要があります．
- ROS Kinetic → Ubuntu 16.04（記事執筆時の推奨）
- ROS Melodic → Ubuntu 18.04
ROS のチュートリアル
各チュートリアルを進めるとそれらの中で ROS シミュレータなどのインストールも行います．
TORK MoveIt チュートリアル
ROS の入門には TORK MoveIt チュートリアルをお薦めします．MoveIt は ROS のマニピュレーションロボット動作計画ソフトウェアです．このチュートリアルでは数種のロボットの ROS シミュレータのインストールや基本的な操作，プログラムでのロボット操作を学習することができます．TORK MoveIt チュートリアルではプログラミング言語に Python を用いていますが，プログラミングの経験がほとんどない人にもプログラムによるロボット操作の体験と学習ができるように構成しています．
- TORK MoveIt チュートリアル
ROS を初めて使う方に TORK MoveIt チュートリアルを学習したときのレポートも下記の記事に書いてもらっています．学習過程でいろいろと疑問をもった点などの体験を書いてもらいましたので参考にしてみてください．
ROS-Industrial トレーニング（日本語版）
より発展的な ROS プログラミングを学習したい場合は ROS-Industrial トレーニングを行ってみるのも良いでしょう．この教材で取り上げられているプログラミング言語は主に C++ と Python です．C++ によるロボット制御や画像処理，3D ポイントクラウド処理などとそれらの組み合わせのプログラムの学習ができます．
ROS で質問したいことが出てきたら
ROS Discourse やチュートリアル，パッケージの GitHub Issues に質問を投稿してみてください．
入門的な実機マニピュレーションロボット
1台のパソコンだけ，シミュレータだけでなく入門的な実機マニピュレータを利用してみたいと思った方は入門的なマニピュレーションロボット2例の導入検証を行った記事を参考にしてみてください．