ゼロからのROS1

ローカル環境構築

手元のロボットを動かすにはローカル環境が必須です、オンライン教材でROSに慣れたらこっちに移行してください

環境構築はトラブルが多く、解決にはLinux,Docker,ROSの知識を総動員します

最初は先人が作ったものを活用してください(僕も最初はそのように始めました)↓

必要な環境とソフトウェア

• OS: Ubuntu 20.04以降(22.04, 24.04もok)
• Dockerを事前にインストール

WSLを使いたい方への注意

• Windows上のWSLでの構築も可能ですがメモリ消費が多くトラブルが多いので推奨しません
• どうしても使う場合はwin11以降,デスクトップPC,CPUはi7相当,メモリは32GBを推奨します
• それ未満の性能だとビルド中にフリーズするなどのトラブルがある可能性があります
• DockerDesktopを事前にインストールしておいてください
• DockerDesktopとWSLの接続には設定→Resource→WSL integrationで使用したいWSLをONにします

ひとまず勉強用のローカル環境が欲しい場合

• 勉強用ならまずはこれがオススメです
• トラブルはほぼないですが、VNC越しのため実機ロボットには使えないです(あくまで勉強用)

実機を動かすローカル環境が欲しい場合

(他にも色々ありますが)僕の公開パッケージpowder_grindingを使っても良いです

user@user:~$ git clone -b develop https://github.com/quantumbeam/powder_grinding.git
user@user:~$ cd powder_grinding/env
                    

• 環境構築で使うリポジトリをクローンします
• developブランチの方が機能が多いです
• また、環境構築はenvディレクトリ内で行うので、事前に移動しておいてください

powder_grindingでDockerイメージの作成

user@user:~/powder_grinding/env$ export UBUNTU_PRO_TOKEN="YOUR_TOKEN_HERE"
user@user:~/powder_grinding/env$ ./BUILD-DOCKER-IMAGE.sh
                    

• 事前にUbuntuProのトークンの入力が必要です
• ROS1を構築するUbuntu20.04はすでにサポートが終了しているのですが、UbuntuProを設定することでセキュリティリスクを避けることができます
• アカウント作成の後にダッシュボードに表示されるトークンを環境変数(exportのコマンド)で登録しておきます
• その後、BUILD-DOCKER-IMAGE.shを実行でDockerイメージの作成が開始されます

powder_grindingでコンテナの起動とROSのビルド

user@user:~/powder_grinding/env$ ./RUN-DOCKER-CONTAINER.sh
root@powder_grinding_ros:~/catkin_ws$ ./INITIAL_SETUP_ROS_ENVIROMENTS.sh
root@powder_grinding_ros:~/catkin_ws$ source /opt/ros/noetic/setup.bash
root@powder_grinding_ros:~/catkin_ws$ source devel/setup.bash
                    

• Dockerイメージの作成後にDockerコンテナを起動します(RUN-DOCKER-CONTAINER.sh)
• ターミナルの環境がDockerコンテナ内に移動しますので、ROSの環境のビルドをします(INITIAL_SETUP_ROS_ENVIROMENTS.sh)
• ROS環境のビルド結果を反映します(source /opt/ros/noetic/setup.bash, source devel/setup.bash)

はまった時の対処法

1. 使い方 → チュートリアル or 教材 or LLM
2. 相談 → コミュニティ or LLM
3. 環境 → 仮想環境でやり直せる
4. 実装 → 個人や組織に依存。。。

実装を学ぶ方法は組織でのOJTに依存してきた

このスライドではなるべく実装を扱います→

1~3は以下↓

1. チュートリアルと教材の例

• ROS1公式チュートリアル
• ROS2公式チュートリアル(量が多く最初は困る)
• Ar-RayさんROS2教材(図が多い)
• ただし、チュートリアルだけでは動くロボットを作るのは難しい
• このスライドは、よりリアルな実装を扱うことで補完するのが目的です

2. 困ったときは

• コミュニティ内で質問（https://wiki.ros.org/ja/Support）することができる
• ただし、英語なので、日本コミュニティの方がハードルが低い
• ROS日本コミュニティ：https://rosjp.connpass.com/
• Slackワークスペース：招待フォーム

3. 環境構築

• Dockerを使ってROSの環境を構築するのが便利
• 勉強用ならまずはオンライン環境がオススメです

パラメータ管理

• ロボットにはパラメータが山ほどある
• ROSでパラメータ管理の仕組みを提供してくれてます
• ROS1：一括管理
• ROS2：ノード別管理

ノード間でパラメータを共有できるのが便利です

ROSbag

データの保存と再生

• rostopicのデータをそのまま保存
• 解析・デバッグに活用

データの再生

• root@powder_grinding_ros:~/catkin_ws# rosbag play my_bag.bag
• 再生する機能は正直ほぼ使いません
• 保存したデータには抜けやディレイがあり、再生してもロボットが同じ動きにならない可能性があります
• ros_bagは記録と解析用だと割り切った方が良いと思います

公開パッケージの活用

ROSの強みとして、オープンソースのパッケージが多い

動作やデータ取得が簡単になるのでその後の本当にやりたい開発に集中できる

• ROSと実機のロボットの接続：メーカー公式のロボットドライバ
• センサのデータ取得：メーカー公式 or ユーザーが公開

公開パッケージの使い方↓

公開パッケージの探し方

• 「ROS + 製品名」「ROS + 会社名」で検索
• GitHub・ROS Wiki・ROS Index等で探索
• メーカー公式サイトでROS対応を確認

公開パッケージの使い方(Debian package)

例: Intel RealSense

• ROSビルド済みパッケージ（安定版）
• コマンド1つで簡単インストール
• root@powder_grinding_ros:~/catkin_ws# sudo apt-get install ros-$ROS_DISTRO-realsense2-camera

公開パッケージのソースビルド

例: Intel RealSense

1. Clone:
   root@powder_grinding_ros:~/catkin_ws# git clone https://github.com/IntelRealSense/realsense-ros.git
2. 依存関係:
   root@powder_grinding_ros:~/catkin_ws# rosdep install -i --from-paths src
3. ビルド:
   root@powder_grinding_ros:~/catkin_ws# catkin build; source devel/setup.bash