LiDAR

LiDAR は、たくさんの距離センサーを一度に使うように、ロボットの周囲全体の距離を メートル 単位で測ります。スターターロボットでは lidar という名前で、ロボットの上部にあります。

ロボットの周囲 512 点を、上下に積み重なった 4 つのレイヤーで、最大 1 m 先まで測ります。何にも当たらなかった点は inf になります。

距離を読み取る

getLayerRangeImage(0) は、1 つのレイヤーの 512 個の距離を返します。最初の値はロボットの正面で、そこから 時計回り に並びます。4 分の 1 の位置が右、半分の位置が後ろ、4 分の 3 の位置が左です。

Python

from controller import Robot

robot = Robot()
timeStep = int(robot.getBasicTimeStep())

lidar = robot.getDevice("lidar")
lidar.enable(timeStep)
n = lidar.getHorizontalResolution()  # Number of points in each layer
print("Points per layer:", n, "Layers:", lidar.getNumberOfLayers())

while robot.step(timeStep) != -1:
    distances = lidar.getLayerRangeImage(0)  # One layer, in meters, clockwise from the front
    front = distances[0]
    right = distances[n // 4]
    back = distances[n // 2]
    left = distances[3 * n // 4]
    print("front:", round(front, 3), "right:", round(right, 3), "back:", round(back, 3), "left:", round(left, 3))

C/C++

#include <iostream>
#include <webots/Robot.hpp>
#include <webots/Lidar.hpp>

using namespace webots;
using namespace std;

int main() {
  Robot *robot = new Robot();
  int timeStep = (int)robot->getBasicTimeStep();

  Lidar *lidar = robot->getLidar("lidar");
  lidar->enable(timeStep);
  int n = lidar->getHorizontalResolution(); // Number of points in each layer
  cout << "Points per layer: " << n << " Layers: " << lidar->getNumberOfLayers() << endl;

  while (robot->step(timeStep) != -1) {
    const float *distances = lidar->getLayerRangeImage(0); // One layer, in meters, clockwise from the front
    cout << "front: " << distances[0] << " right: " << distances[n / 4] << " back: " << distances[n / 2]
         << " left: " << distances[3 * n / 4] << endl;
  }

  delete robot;
  return 0;
}

次の図は、world1.wbt でスターターロボットが測った 1 つのレイヤーを、ロボットを中心にして上から見たものです。周りの壁が点の並びとして現れています。

点群

LiDAR は、各点を LiDAR からの相対位置として返すこともできます。これは、ロボットが見ているものの地図を描くのに便利です。計算に余分な時間がかかるので、使うときだけ有効にしましょう。

Python

from controller import Robot

robot = Robot()
timeStep = int(robot.getBasicTimeStep())

lidar = robot.getDevice("lidar")
lidar.enable(timeStep)
lidar.enablePointCloud()  # Computing the point cloud takes extra time

while robot.step(timeStep) != -1:
    points = lidar.getPointCloud()
    point = points[0]  # Positions relative to the lidar, in meters
    print("x:", round(point.x, 3), "y:", round(point.y, 3), "z:", round(point.z, 3), "layer:", point.layer)

C/C++

#include <iostream>
#include <webots/Robot.hpp>
#include <webots/Lidar.hpp>

using namespace webots;
using namespace std;

int main() {
  Robot *robot = new Robot();
  int timeStep = (int)robot->getBasicTimeStep();

  Lidar *lidar = robot->getLidar("lidar");
  lidar->enable(timeStep);
  lidar->enablePointCloud(); // Computing the point cloud takes extra time

  while (robot->step(timeStep) != -1) {
    const LidarPoint *points = lidar->getPointCloud();
    const LidarPoint &point = points[0]; // Positions relative to the lidar, in meters
    cout << "x: " << point.x << " y: " << point.y << " z: " << point.z << " layer: " << point.layer_id << endl;
  }

  delete robot;
  return 0;
}

LiDAR の配置

自作のロボットでは、LiDAR が水平になるように、スターターロボットと同じ回転で上部に配置してください。本体の内部に置いたり傾けたりすると、ロボット自身を測ってしまいます。