🏁 F1TENTH ROS2 Workspace

F1TENTH 자율주행 레이싱 시뮬레이션 환경

📋 시스템 요구사항

• OS: Ubuntu 22.04 LTS
• ROS: ROS2 Humble
• Python: 3.10+

📦 패키지 구조

1. simulation - 시뮬레이션 환경

F1TENTH Gym ↔ ROS2 브리지, 센서 데이터 발행, TF 관리

2. f1tenth - 통합 자율주행 시스템

• control: Pure Pursuit 기반 경로 추종 및 조향 제어
• localization: EKF 및 AMCL 기반 위치 추정
• planning: 전역/지역 경로 계획
  • Global: 중심선/체크포인트 기반 전역 경로
  • Local: LiDAR 기반 실시간 장애물 회피
• tools: CLI 도구 (경로 최적화, 데이터 처리)

3. real_system - 실제 로봇 하드웨어 제어

• F1TENTH 로봇 하드웨어 드라이버 (VESC, LiDAR, IMU)
• RealSense 카메라 및 IMU 센서

🛠️ 설치

1. F1TENTH Gym 설치

git clone https://github.com/t0mark/f1tenth.git -b gym gym
cd gym && pip install -e .

의존성

pip install numpy==1.26 scikit-image opencv-python PyYAML gymnasium transforms3d

sudo apt install ros-humble-librealsense2* \
  ros-humble-realsense2-* \
  ros-humble-cartographer ros-humble-cartographer-ros \
  ros-humble-nav2-map-server \
  ros-humble-nav2-lifecycle-manager \
  ros-humble-ackermann-msgs

4. ROS2 패키지 빌드

mkdir -p ~/f1_ws
cd ~/f1_ws

git clone https://github.com/t0mark/f1tenth.git src

source /opt/ros/humble/setup.bash
colcon build --symlink-install
echo "source ~/f1_ws/install/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

# 하드웨어 사용 시
mkdir -p ~/hw_ws
cd ~/hw_ws
git clone https://github.com/t0mark/f1tenth.git -b hardware src
colcon build --symlink-install
echo "source ~/hw_ws/install/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

## 순서대로 실행
source ~/f1_ws/install/setup.bash
source ~/hw_ws/install/setup.bash


# 의존성 문제 발생 시
rosdep update
rosdep install -i --from-path src --rosdistro humble -y

참고: colcon build 실행 시 vesc_ackermann, vesc_driver 관련 경고가 나타날 수 있습니다. 이는 패키지 개발자를 위한 권장 사항으로, 사용자에게는 영향을 주지 않으므로 무시해도 괜찮습니다.

🚀 빠른 시작

실제 로봇 연결

# F1TENTH 로봇 연결
ros2 launch real_system hardware_launch.py

# RealSense 카메라 실행
ros2 launch real_system camera_launch.py

시뮬레이션 - 통합 시스템 실행

# 시뮬레이터
ros2 launch f1tenth full_system_launch.py

체크포인트 기록

# RViz에서 "Publish Point"로 경로 기록
ros2 launch f1tenth utils/checkpoint_recorder_launch.py

CLI 도구 및 유틸리티

# 그래프 전처리 (maps/track.yaml -> data/track_graph.npz)
ros2 launch f1tenth utils/graph_generator_launch.py

# SLAM 기반 맵 작성
ros2 launch f1tenth utils/mapping/slam_toolbox_launch.py

필요 시 config/utils/*.yaml을 수정하거나 런치 인자로 덮어써서 각 유틸리티를 동일한 패턴으로 재사용할 수 있다.

🔗 주요 토픽

토픽	타입	설명
/scan	LaserScan	LiDAR 데이터
/odom	Odometry	차량 위치
/global_path	Path	전역 경로
/local_path	Path	지역 경로
/drive	AckermannDriveStamped	차량 제어 명령

📂 디렉토리 구조

f1tenth/
├── config/
│   ├── control/
│   │   └── *.yaml                 # controller configs
│   ├── localization/
│   │   ├── global_*.yaml          # global localization (e.g., AMCL)
│   │   └── local_*.yaml           # local localization (e.g., EKF)
│   ├── planning/
│   │   ├── global_*.yaml          # global planner configs
│   │   └── local_*.yaml           # local planner configs
│   └── utils/
│       ├── graph_generator.yaml
│       └── slam_toolbox.yaml
├── launch/
│   ├── localization_launch.py
│   ├── planning_launch.py
│   ├── control_launch.py
│   ├── full_system_launch.py
│   └── utils/
│       ├── map_server_launch.py
│       ├── checkpoint_recorder_launch.py
│       ├── graph_generator_launch.py
│       └── mapping/
│           └── slam_toolbox_launch.py
└── f1tenth/
    ├── localization/              # node implementations
    ├── planning/
    │   └── tools/
    └── control/

런치 파일은 모듈 단위(localization/planning/control)를 유지하면서 각 기능을 설정 파일만 교체하여 조합할 수 있도록 구성되어 있다. Local/Global 구분이 필요한 서브시스템(Localization, Planning)은 모두 config/<module>/local_*.yaml, config/<module>/global_*.yaml 형태를 따른다.