ROS 2 기반 자율 주차 시스템

2391007 인공지능학과 김민정 · 2391017 인공지능학과 이윤지

주차 슬롯 유형(일반/장애인 전용) 분류와 사용자 자격 기반 필터링을 자율 주행·주차 파이프라인에 통합한 ROS 2 시뮬레이션 프로젝트입니다. 실제 실행되는 노드는 autonomous_parking/autonomous_parking/*.py에 있으며, setup.py의 console_scripts로 빌드됩니다.

ROS 2 Humble, ament_python, Python 노드, colcon build --symlink-install, source install/setup.bash 흐름을 따릅니다. 현재 시뮬레이션 구현은 gazebo_ros 플러그인과 parking_lot.world를 사용하는 Gazebo Classic 기반입니다.

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환경

항목	버전/방식
OS	Ubuntu 22.04
ROS	ROS 2 Humble
빌드 시스템	ament_python
시뮬레이터	Gazebo Classic (gazebo_ros)
Python	3.10
비전	YOLOv8 선택 사용, 없으면 YAML fallback

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구조

IL/
├── autonomous_parking/
│   ├── autonomous_parking/
│   │   ├── parking_node.py        # 상태 머신 기반 주차 컨트롤러
│   │   ├── vision_node.py         # 카메라/라이다 기반 슬롯 상태 발행
│   │   └── decision_node.py       # 사용자 자격 기반 슬롯 선택
│   ├── config/
│   │   └── slot_metadata.yaml     # 슬롯 좌표, 유형, ROI, 초기 점유 상태
│   ├── launch/
│   │   ├── parking_sim.launch.py  # Gazebo + 전체 파이프라인
│   │   └── world_only.launch.py   # Gazebo 월드만 실행
│   ├── models/                    # ego_hatchback, 주차 차량, 방지턱 모델
│   ├── worlds/
│   │   └── parking_lot.world
│   ├── media/                     # ISA 마커 텍스처
│   ├── setup.py
│   └── package.xml
├── build/                         # colcon 산출물
├── docs/
│   └── images/                    # README 이미지
├── install/                       # colcon 산출물
└── log/                           # 빌드 로그

현재 실행 경로는 ros2 run autonomous_parking <node> 또는 parking_sim.launch.py입니다.

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빌드 및 실행

빌드 후 install/setup.bash를 소싱하는 흐름을 기준으로 합니다.

cd ~/IL
colcon build --symlink-install
source install/setup.bash

전체 파이프라인 실행:

ros2 launch autonomous_parking parking_sim.launch.py

실행하면 먼저 설정 GUI가 열리고, 일반 슬롯 주차 또는 장애인 전용 슬롯 우선 배정을 선택할 수 있습니다. GUI 없이 바로 실행하려면 show_config_gui:=false를 사용합니다.

GUI 없이 일반 슬롯 주차:

ros2 launch autonomous_parking parking_sim.launch.py \
  show_config_gui:=false \
  user_credential:=general

GUI 없이 장애인 전용 슬롯 우선 배정:

ros2 launch autonomous_parking parking_sim.launch.py \
  show_config_gui:=false \
  user_credential:=handicapped

YOLOv8 모델 사용:

ros2 launch autonomous_parking parking_sim.launch.py \
  yolo_model:=/path/to/best.pt

Gazebo 월드만 확인:

ros2 launch autonomous_parking world_only.launch.py

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Launch 인자

인자	기본값	설명
user_credential	general	general 또는 handicapped
yolo_model	""	YOLOv8 .pt 경로. 비어 있으면 YAML 메타데이터 사용
show_config_gui	true	실행 전 설정 GUI 표시 여부

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노드

parking_node

상태 머신으로 관측, 슬롯 접근, 후방 주차를 수행합니다.

INIT → ENTER_LOT → OBS_DRIVE → OBS_WAIT
→ LANE_DRIVE → TURN_TO_SLOT → X_ALIGN → PARK_REVERSE → DONE

상태	설명
INIT	첫 odometry 수신 대기
ENTER_LOT	진입점 (-10.5, 0.0)으로 이동
OBS_DRIVE	관측 포인트로 이동 후 양쪽 카메라로 슬롯 스캔
OBS_WAIT	vision/decision 결과 대기
LANE_DRIVE	y=0 레인을 따라 목표 슬롯 x좌표까지 이동
TURN_TO_SLOT	후진 주차를 위해 슬롯 반대 방향으로 회전
X_ALIGN	슬롯 중심 x좌표와 진입 yaw가 허용 오차 안인지 확인
PARK_REVERSE	linear.x < 0로 후진 진입, 방지턱 접촉 지점에서만 주차 완료
DONE	정지 유지

방향	토픽	타입
Subscribe	/ego/odom	nav_msgs/Odometry
Subscribe	/ego/scan	sensor_msgs/LaserScan
Subscribe	/parking/target_slot	std_msgs/String
Subscribe	/parking/no_slot	std_msgs/Bool
Publish	/ego/cmd_vel	geometry_msgs/Twist
Publish	/parking/obs_trigger	std_msgs/Bool

vision_node

관측 트리거를 받으면 슬롯 상태를 발행합니다. YOLOv8 모델이 있으면 LiDAR로 점유 여부를 갱신하고 ISA 마크를 감지하며, 모델이 없으면 slot_metadata.yaml의 슬롯 유형과 점유 상태를 그대로 사용합니다.

방향	토픽	타입
Subscribe	/ego/camera/image_raw	sensor_msgs/Image
Subscribe	/ego/camera_left/image_raw	sensor_msgs/Image
Subscribe	/ego/camera_right/image_raw	sensor_msgs/Image
Subscribe	/ego/scan	sensor_msgs/LaserScan
Subscribe	/ego/odom	nav_msgs/Odometry
Subscribe	/parking/obs_trigger	std_msgs/Bool
Publish	/parking/slot_states	std_msgs/String JSON

decision_node

/parking/slot_states를 받아 사용자 자격에 맞는 빈 슬롯을 선택합니다.

방향	토픽	타입
Subscribe	/parking/slot_states	std_msgs/String JSON
Publish	/parking/target_slot	std_msgs/String
Publish	/parking/no_slot	std_msgs/Bool

선택 순서:

1. 점유 슬롯 제외
2. general 사용자는 장애인 전용 슬롯 제외
3. handicapped 사용자는 장애인 전용 슬롯 우선
4. 진입점 x=-10.5와 가까운 슬롯 선택

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노드/토픽 시각화

실행 중인 노드와 토픽 연결 관계는 rqt_graph로 확인할 수 있습니다.

source ~/IL/install/setup.bash
ros2 run rqt_graph rqt_graph

그래프가 복잡하면 /rosout, /parameter_events 같은 시스템 토픽을 숨기고, Nodes only 옵션은 끄면 노드 사이에 어떤 토픽이 오가는지 보기 쉽습니다.

터미널에서 토픽만 확인할 때는 아래 명령을 사용합니다.

ros2 topic list
ros2 topic info /parking/target_slot
ros2 topic echo /parking/target_slot

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차량 및 센서

ego_hatchback은 /ego/cmd_vel을 받는 planar 이동 차량 모델입니다. 후진 주차 단계에서는 parking_node가 linear.x < 0을 발행하고, Gazebo 플러그인이 이를 차량 기준 후진 속도로 적용합니다.

센서	위치	토픽
2D LiDAR	지붕, 360도	/ego/scan
전방 카메라	전방, 하향 틸트	/ego/camera/image_raw
좌측 카메라	좌측면	/ego/camera_left/image_raw
우측 카메라	우측면	/ego/camera_right/image_raw
IMU	차체 중앙	/ego/imu

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슬롯 구성

• 총 16개 슬롯: A1-A8, B1-B8
• 장애인 전용: A1, A2, B1, B2
• 일반: A3-A8, B3-B8
• 초기 점유: A4, A7, B3, B6

     A1   A2   A3   A4   A5   A6   A7   A8
     HC   HC   GN  [GN]  GN   GN  [GN]  GN
 ←━━━━━━━━━━━━━━━ 레인 (y=0) ━━━━━━━━━━━━━━━→
     HC   HC  [GN]  GN   GN  [GN]  GN   GN
     B1   B2   B3   B4   B5   B6   B7   B8

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자주 쓰는 명령

cd ~/IL
colcon build --symlink-install
source install/setup.bash
ros2 launch autonomous_parking parking_sim.launch.py user_credential:=general

ros2 topic echo /ego/cmd_vel
ros2 topic echo /ego/odom
ros2 topic echo /parking/target_slot

pkill -f gazebo
pkill -f gzserver
pkill -f gzclient

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작성자

• Yoonji Lee (yoonjileedev@gmail.com)
• Minjeong Kim (laputais@ewhain.net)