ワールドとレイアウト¶

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ドア¶

--door X Y YAW で (X, Y) を中心とする出入口にドアを置きます。出入口は YAW の向き（壁に沿って x）です。 出入口の両側の壁は別に --wall X0 Y0 X1 Y1 で足します（どちらも複数可）。ドアはキネマティックな板で、 LiDAR に映り、閉じている間は Nav2 がコストマップに載せて迂回します。進路にあるものは押しのけます （安全センサーで止まりません）。

• --door-kind sliding|hinged（door.kind）: 引き戸は壁に沿って動き、開き戸は出入口の −x 側を軸に 90° 回ります。
• --door-width（0.8 m）、--door-closed（閉じた状態で開始）、--door-cycle OPEN_S CLOSED_S （最初のコマンドまで一定周期で開閉）。速さ・厚さ・高さは config/robot.yaml の door にあります。
• ドアは指定順に D01、D02、... と名付けます。sim/doors/<id>/set_open（std_srvs/SetBool）で開閉し、 sim/doors（latched の JSON）に各ドアの id、kind、pose（map 座標系）、width、 state（open、closed、opening、closing）、opening（0〜1）、cycling、panel（パネル中心の map 座標系の pose と size [長さ, 厚さ, 高さ]）を出します。状態が変わったときと、パネルが 動いている間は 0.1 秒ごとに配信します。sim/reset でドアは開始時の状態に戻ります。
• RViz では door_markers ノードが sim/doors から配信する /door_markers（MarkerArray）で パネルを表示します。閉は紫、開閉中は黄色、開は薄い灰色で、id と状態付きです（RViz の色）。

自動ドア（#63）は、オフィス・店舗・病院によくあるように自分で開きます。レイアウトのドアに auto: true を付けるか、--door のドアに --door-auto を付けます。自動ドアは引き戸で、出入口の両側に センサ範囲があります。範囲は壁に沿って width + 2 * margin、両側にそれぞれ奥行き range の長方形です。 範囲内にロボット（真値）または動く人・箱（動く人と箱）がいる間は開き、範囲が空いてから hold 秒後に閉まります。閉まる途中で何かが入ると開き直します。

• 設定は config/robot.yaml の door.auto です。range 1.0 m、margin 0.3 m、hold 2.0 秒 （実際のドアセンサ（マイクロ波・赤外線）は製品ごとに違うため、いずれも仮定値）と movers （true なら動く人や箱でも開く）。レイアウトのドアごとに上書きできます: auto: {range: 1.5, hold: 3.0, movers: false}。
• 自動ドアは開き戸にできず、cycle も付けられません。
• sim/doors/<id>/set_open で強制的に開閉できます。その後は sim/reset までセンサを無視します。 sim/doors には auto（センサがドアを動かしている間 true）と、自動ドアなら sensor （出入口を中心とする範囲の size [壁に沿って, 壁を横切って]）が入ります。
• RViz ではセンサ範囲を床の薄いオレンジの長方形で表示し、ドアのラベルに「(auto)」を付けます。
• Nav2 には閉じた自動ドアも他のドアと同じ障害物に見えるので、離れた所からはそこを通る経路を作れません。 通り道がその出入口だけなら、ドアが開くほど近づくまで向こう側のゴールは失敗することがあります（未検証）。 tests/ros_auto_door_check.py のように、まずドアの前まで行かせてください。

# x = 0.6 の壁、y = -0.6 にドア、北端にすき間（layouts/room_door.yaml）
scripts/run_sim.sh --no-shelves --no-people --wall 0.6 -2.0 0.6 -1.0 --wall 0.6 -0.2 0.6 1.2 --door 0.6 -0.6 1.5708
scripts/run_sim.sh --layout layouts/room_door.yaml   # 同じ
ros2 service call /kachaka/sim/doors/D01/set_open std_srvs/srv/SetBool "{data: false}"
ros2 topic echo /kachaka/sim/doors   # {"doors": [{"id": "D01", "state": "closing", ...}]}
# 同じ壁ですき間なし、自動ドア（layouts/room_auto_door.yaml）
scripts/run_sim.sh --layout layouts/room_auto_door.yaml

エレベーター¶

レイアウトに floors と elevator があると、部屋をフロアごとに x 方向へ 10 m ずつずらして並べ （フロア k の座標は 1 階の座標 + k × 10 m）、どのフロアにも壁の出入口の奥に同じかごを置きます。 かごにはフロアごとに引き戸があります。sim/elevator/go（std_msgs/String、フロア名）でかごを呼ぶと、 ドアが閉まり、1 フロアあたり ride 秒待ってから、かごの中のもの（ロボット、シェルフ）を行き先フロアの かごへ移し、そこでドアが開きます。オドメトリはこの移動を見ません。ロボットが出入口にいる間は ドアセンサーのように開き直します。sim/elevator（latched の JSON）に floors、floor（かごの階）、 target、state（open、closing、riding、opening）、door、robot_floor、robot_in_car を出します。 sim/reset でかごは開始階に戻ります。フロアごとに床の色を変え、床にフロア名を描いています （見た目だけで、センサーには映りません）。乗ったことがビューポートで分かります。

python3 scripts/make_maps.py layouts/elevator.yaml   # maps/elevator_1F.yaml, maps/elevator_2F.yaml
scripts/run_sim.sh --layout layouts/elevator.yaml
ros2 launch kachaka_sim_bringup navigation.launch.py map:=/maps/elevator_1F.yaml
ros2 topic pub --once /kachaka/sim/elevator/go std_msgs/msg/String "{data: 2F}"
ros2 topic echo /kachaka/sim/elevator   # {"floor": "2F", "state": "open", "robot_floor": "2F", ...}

フロアごとに別の保存地図で走ります。scripts/make_maps.py がレイアウトから地図を描きます（壁、かご、 動かない箱。ドアは開いた状態）。各フロアの map 座標系は開始位置をそのフロアへずらしたものなので、 かごの中の位置はどのフロアの地図でも同じ座標です。乗った後は次のフロアの地図を読み込みます。 そのとき乗る前の map 上の位置（TF の map → base_footprint。/amcl_pose は 0.25 m か 0.2 rad 動いたときしか出ないので遅れることがあります）を一緒に渡します（kachaka-api の SwitchMap の initial_pose、 または sim/map/load の "pose"）。command_server は地図を読み込み、AMCL にその位置を与え、 向きまで合ったのを確かめてから応答します（AMCL は新しい地図で初期化し直すので、別に送った /initialpose は失われることがあります）。tests/ros_elevator_check.py は 1 階でかごに入り、2 階へ移動し、 地図を切り替えて 2 階のゴールまで走ります。

実機がどう乗るかは建物側の仕組みによります。三菱電機ビルソリューションズと Preferred Robotics の実証では、 カチャカが建物のプラットフォーム（Ville-feuille）に依頼し、Ville-feuille がかごを呼んで行き先階を登録し、 乗るかごと乗り降りのタイミングをカチャカに伝えます （プレスリリース、2024-09-28）。 戸田建設の TODA BUILDING では、同社が公開 API で作ったシステムでカチャカプロがエレベーターを使い フロア間で郵便物を運んでいます（LOGISTICS TODAY、2026-07-17）。 kachaka-api にはエレベーターの呼び出しがないため sim/elevator/go はシミュレータ専用で、かごの大きさ （1.4 × 1.4 m）、ドア（0.9 m）、時間は推定です（config/robot.yaml の elevator）。

フロアを縦に積む¶

elevator に stack: vertical を書くと、フロアを 3 m（推定）ずつ縦に積み、かごの床を台にして ロボット（とシェルフ）を昇降路に沿って運びます。テレポートはしません。レイアウトの書き方は同じ （フロア k は x + k × 10 m）なので同じ保存地図が使え、各フロアの map 座標系は同じ x, y の開始位置です。 sim/elevator には stack と robot_z（1 階からの高さ）が加わります。上の階にはドアと動く人・箱を 置けません。かごの向きは 90° の倍数にします。

python3 scripts/make_maps.py layouts/elevator.yaml
scripts/run_sim.sh --layout layouts/elevator_vertical.yaml
ros2 launch kachaka_sim_bringup navigation.launch.py map:=/maps/elevator_1F.yaml

レイアウトファイル¶

--layout FILE で YAML ファイルを読み、ロボットの開始位置と、充電器・シェルフ・ ロケーション・人・箱・壁・ドア・段差の配置をワールドに重ねます。どのワールドとも 組み合わせられます。例は layouts/ にあります: room.yaml、 room_door.yaml と room_auto_door.yaml（上のドアの構成）、room_movers.yaml（動く人と箱）、Isaac Sim のシーン用の office.yaml、 hospital.yaml、warehouse.yaml、simple_room.yaml。

world: room                 # --world が優先
seed: 7                     # 下の範囲指定用
clearance: 0.15             # ランダム配置の物体どうしの間隔 [m]（既定 0.1）
spawn: [0.0, 0.0, 0.0]      # x, y, yaw (m, rad)
charger: [-2.27, 0.0, 0.0]  # null なら充電器なし
shelves:
  - {id: S01, name: Shelf 1, pose: [1.3, -1.2, 0.0]}
  - {id: S02, name: Shelf 2, pose: [[0.6, 2.0], [0.3, 1.5], [-0.3, 0.3]]}  # 範囲指定
locations:
  - {id: L01, name: Kitchen, pose: [0.5, 1.0, 1.5708]}
people: [[2.0, 1.5, -2.5]]
boxes:
  - {name: crate, pose: [0.2, -1.6, 0.4], size: [0.5, 0.35, 0.45], color: [0.45, 0.55, 0.35]}
walls: [[0.6, -2.0, 0.6, -1.0]]              # x0, y0, x1, y1
doors:
  - {pose: [0.6, -0.6, 1.5708], kind: sliding, width: 0.8, open: true, cycle: [10, 5]}
  - {pose: [0.6, 1.0, 1.5708], auto: true}    # 自動ドア: ロボットが近づくと開く
drops: [[1.0, 0.0, 0.4, 0.8]]                # x, y, x 方向の大きさ, y 方向の大きさ

• 書かなかったキーはワールドの既定のまま（部屋には充電器、シェルフ 1 台、ロケーション 1 つ、 人 2 人）。書いたキーは置き換えるので、shelves: [] ならシェルフなし、charger: null なら充電器なしです。
• 姿勢のどの数値も範囲 [lo, hi] にでき、シードで値を引きます。ランダム配置の物体は 他の物体（部屋ではその壁も）から clearance 離れるまで引き直します。--layout-seed N はファイルのシードより優先し、どちらもなければシードを選んで表示します （[kachaka] layout layouts/room.yaml (seed 7)）。同じ配置を再現できます。
• シェルフとロケーションは kachaka-api（GetShelves、GetLocations）とダッシュボードに 渡るので、MOVE_TO_LOCATION やシェルフのコマンドで使えます。
• コマンドラインのオプションも効きます。--shelf、--charger、--person、--no-*、 --x/--y/--yaw はレイアウトの値を置き換え、--wall、--door、--drop は追加します。
• 起動後、各物体がシーンと重なっていないかを調べ、壁や家具にめり込んでいれば [kachaka] layout warning: ... を表示します。

scripts/run_sim.sh --layout layouts/room.yaml --layout-seed 3
scripts/run_sim.sh --layout layouts/office.yaml   # --world office にもなる

動く人と箱¶

レイアウトファイルの人と箱は動かせます。動くものはキネマティックな剛体で、物理ステップごとに 動かすので、LiDAR・カメラ・ToF カメラ・物体検出にはその時の位置で見えます。レイアウトで 指定しない限り何も動きません。例は layouts/room_movers.yaml です。

people:
  - {pose: [0.8, -1.6, 1.5708], route: [[0.8, 1.6]], pause: 2.0}   # 往復
  - {pose: [0.0, 1.2, 0.0], wander: [[-0.1, 0.2], [0.6, 1.6]], speed: 0.5}  # x の範囲, y の範囲
boxes:
  - {name: cart, pose: [-1.6, -0.3, 0.0], size: [0.5, 0.4, 0.8],
     route: [[-0.5, -0.3]], speed: 0.3, pause: 3.0, appear: [25, 8]}

• route: 経由点を順に歩き、開始位置に戻るのを繰り返します。 wander: 範囲内のランダムな点へ歩きます（レイアウトのシードで引きます）。両方は指定できません。
• speed（m/s。既定は config/robot.yaml の movers.person_speed 0.7 と movers.box_speed 0.4）、pause（経由点ごとに止まる秒数）、appear: [いる, いない] （秒。しばらくいて、いなくなる。周期のどこから始まるかはシードで引きます）。
• 次の経由点の方を向いてから歩きます。ロボットが行く手のすぐ先にいる間は待ち、ロボットの 真上には現れません。movers.give_way 秒（3）待つと直前の経由点へ引き返すか、別の場所へ ぶらつきに行きます（人がすぐそばにいるとロボットが離れられないことがあるため）。それ以外では 止まらないので、ロボットの側でよける必要があります。
• 人は歩くときに脚（脚のコライダーも）を、キャラクターは腕も振ります。
• sim/reset で開始位置に戻ります。
• 正解位置は sim/movers（シミュレータのみ、ground truth と同じ 20 Hz）に出ます。JSON で、 動くものごとに id、path（USD プリム）、kind（person か box）、present、 pose [x, y, yaw]（world 座標系、sim/ground_truth と同じ）と map_pose（map 座標系。 いない間はどちらも null）、velocity [vx, vy]（world 座標系）、radius（占有半径）、 size [x, y, z]、blocked（ロボット待ち）、gap（占有円とロボット本体の間の距離 m）、 最後にロボットに一番近いもの closest が入ります。ドアは含みません（sim/doors、ドア）。
• RViz では mover_markers ノードが sim/movers から配信する /mover_markers（MarkerArray）で 表示します。人は円柱、箱は箱で、名前と速度の矢印付き、ロボット待ちの間は赤です。

scripts/run_sim.sh --layout layouts/room_movers.yaml
python3 /tests/ros_nav_check.py --no-collisions   # SLAM + Nav2 と一緒に: ゴール到達、衝突なし、最接近距離
ros2 topic echo /kachaka/sim/movers   # {"stamp": 12.3, "frame_id": "world", "movers": [...], "closest": {"id": "P01", "gap": 0.41}}