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ROSJP #20 講習会の発表資料
- 3. ROS • ロボット用のソフトウェアプラットフォーム • ロボットの分野で大成功 – 様々なロボットで利用されている – 研究分野で人気である – ベンチャー会社でも大手メーカーでも利用する – 購入可能な製品にもある
- 5. DARPA Robotics Challenge: 2012-2015 DRC決勝の23チームの中で： 18 チームが を利用した
- 6. BMW: CES 2015 自動運転デモ
- 8. Rethink Robotics: Baxter と Sawyer
- 10. もうROS 2? • ROS 1がある! • ROS 1は広く利用されている! • ROS 1ようのソフトウェアはまだ増えている! • ROS 1を使い始めたばかりだ! • ROS 1の利用するコミュニティはやっと大きく なり始めた！
- 11. ロボットソフトウェアの歴史 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 Arena シミュレータ開発開始 Gazebo シミュレータ開発開始 （日本）RTミドルウェアプロジェクト開始 Player 開発開始 Player 初リリース Player 2.0 リリース Player 3.0 リリースOrocos 開発開始 Orocos 初リリース Orocos 2 リリース OpenRTM 初リリース OpenRTM 1.0リリースORCA 2 初リリース Microsoft Robotics Studio リリース （韓国）OPRoS 開発開始 ROS 開発開始 ROS 1.0 リリース ROS 2 開発開始 YARP 初リリース ROS 2 の 初リリース
- 12. ROS • Robot Operating System • 2007年から • フレームワークだけではなくて、 プラットフォーム全体 コンポーネント 間の通信 ツール 頻繁に利用される ロボットの機能 エコシステムと コミュニティー
- 13. ROS • Robot Operating System • 2007年から • フレームワークだけではなくて、 プラットフォーム全体 コンポーネント 間の通信 ツール 頻繁に利用される ロボットの機能 エコシステムと コミュニティー ROS 2活動の中心
- 14. ロボットソフトウェアの特質 • 複数の分野の混合 – 制御理論、信号処理、自動計画、AI、… • リアルタイムと非リアルタイムの混合 • 大量のデータ処理 • CPU、メモリは甚だしく利用も、 小さなマイコン利用 • ハードウェアとソフトウェア アーキテクチャーの複雑さ • 現実世界との複雑なインタラクション • …
- 15. ロボットソフトウェアの特質 • 複数の分野の混合 – 制御理論、信号処理、自動計画、AI、… • リアルタイムと非リアルタイムの混合 • 大量のデータ処理 • CPU、メモリは甚だしく利用も、 小さなマイコン利用 • ハードウェアとソフトウェア アーキテクチャーの複雑さ • 現実世界との複雑なインタラクション • …
- 17. 企業にとってROSの問題 • 完全自家製だから信頼性が低い – 特に通信プロトコル • 認証不可能（コアライブラリでも） – 安全システム・高信頼システムで利用不可
- 19. 企業にとってROSの問題 • POSIX型OSだけ • Ubuntuではないと使いにくい • 組み込みシステムは不可能 ○ ×
- 20. 解決策： ROS 2 • コアのゼロから開発しなおし • ROS1ができないことがコアユーズケース – 自家製ソフトウェアを減らす – 組み込み（特に小リソースマイコン） – リアルタイム – 決定的実行（ノードライフサイクル管理等） – インフラの一貫性、規格化 – 管理された・記録された開発プロセス
- 21. Part 2 ROS 1とROS 2の差
- 22. ROS 1とROS 2の差 • 新しい通信プロトコル • 通信プロトコルの実装は入れ替え可能 • QoSが管理可能 • ライブラリアーキテクチャの更新 • 全スタックがリアルタイム可能 • ノード構造の更新 • OSサポートの拡大 • 開発プロセスの記録 • 安全認証取得可能
- 23. ROS 1アプリケーションの構造 • ノードが別々のプロセス で実行中 • Master（roscore）が 必要 – パラメータサーバ等も • データ通信は ROSTCPで • メタデータ通信は XMLRPCで Master ROSTCP・ROSUDP XMLRPC アプリケーション プロセス ノード プロセス ノード プロセス ノード
- 24. ROS 2アプリケーションの構造 • ノードがシステムのニー ズに合わせて別々のプ ロセスでも同一プロセス でも実行可能 • Masterがない – Single point of failureが なくなった • データ通信もメタデータ 通信もDDSや 共有メモリで – 自家製ではない DDS アプリケーション プロセス ノード プロセス ノード ノード 共有メモリ
- 25. 新しい通信ミドルウェア：DDS (Data Distribution Service) レーザー センサー ノード「scan」 チャネル ノード レーザー データ レーザー データ • OMGの標準規格 • 複数の実装（企業からもオープンソースからも） • 安全認証版
- 26. DDS実装間の互換性 ROS アプリケーション rclcpp (ROS ライブラリ) rmw (ROS 通信API) OpenSplice DDS ROS アプリケーション rclcpp (ROS ライブラリ) rmw (ROS 通信API) Connext DDS DDS interoperability wire protocol
- 27. DDSベンダーの一覧
- 28. DDSのQoS設定 ROS１: チューニングができない ROS 2/DDS： 細かいチューニング可能 UDP Best-effort TCP Reliable Best-effort Reliable
- 30. ノードライフサイクル – ROS 1 ノード1 ノード2 main() main() ノード3 main() データ データ
- 31. ノードライフサイクル – ROS 2 ノード1 ROS定義の ライフサイクル ノード2 ROS定義の ライフサイクル ノード3 ROS定義の ライフサイクル Executor 実行 実行 実行 データ データ
- 32. ノードライフサイクル – ROS 2
- 33. ノードライフサイクル – ROS 2 • もしろん、メーン関数でノードの実装はまだ 可能! – （プロトタイピングに必須だから）
- 34. リアルタイム可能
- 35. リアルタイムアーキテクチャー ROS 1 ROS 2
- 37. 組み込みROS
- 38. 組み込みROS
- 39. ROS2の開発プロセス チケット作成 • Kanbanでチケットの登録 • Backlogに入る 開発 • スプリントの始まりでチケットがBacklogからReadyに移動 • 順番にReadyからIn Progressに移動 • チケット専用ブランチで テスト • Continuous Integration • LinuxとWindowsとOSXでテストの自動実行 レビュー • チケットがIn Reviewに移動、Pull request作成 • 他の貢献者がレビュー • ソース、設計等がすべてレビュー マージ • Masterクランチにチケットブランチをマージ • チケットブランチ削除 • チケットを閉じる リリース • リリースビルドは自動生成で • アジャイル • Test-Driven（TDD） • カンバンで管理 • Linux、Mac OSX、 WindowsでCIと テスト
- 43. ROS1 と インタラクション • ブリッジによりROS1のシステムとROS2の システムが通信可能 ROS1 ノード ROS１ トピックデータ ROS2 ノード ブリッジ ROS2/DDS トピック データ
- 44. ROS2のまとめ • 企業世界で好評された通信ミドルウェアの 採択 • ノードをより構造化に – 決定的なロボットが作成可能 – リアルタイム対応可能 • Windows、組み込みシステムがサポート されたプラットフォームに • 企業のニーズに合うロボットソフトウェア プラットフォーム
- 47. 現在状況 • まだフルスピードで開発中 • 利用が加速中 – ROSConでROS 2についての発表は増えている • リリースサイクルは半年 – 次のリリースは6月・7月 • まだ開発されていないROS 1のフィーチャーが存在 – actionlib – MoveIt! – …
- 48. ROS Ardent Apalone • 最初のサポートするリリース – バグフィクス等をリリースする • 最初の「利用するべき」なリリース – プレビューではない • 全パッケージはバージョン１ではない！ – rmw: 0.4.0 ←一番中心のライブラリ – rclcpp: 0.4.0 – tf2_eigen: 0.8.0 – rviz2: 2.0.0
- 49. 実装予定のフィーチャー • アクションの実装 • パラメータの完成 • メッセージIDLの改善 • 動的なPythonベースlaunchツール • ネイティブなrosbag • リアルタイムサポートの拡張 • セキュリティサポートの拡張 https://github.com/ros2/ros2/wiki/Roadmap
- 50. ROS 2の開発に参加しよう • デザイン情報を読む – コメントを提供 – 改善する（プルリクエスト） – 書く！（新しいデザインドキュメントを提供する） http://design.ros2.org/
- 51. ROS 2の開発に参加しよう • コードレビューに参加 – ROS 2のコアライブラリの実装はすべて コードレビュー経由で開発されている – 例：https://github.com/ros2/rclcpp/pulls https://github.com/ros2
- 52. ROS 2の開発に参加しよう • コードを書く – ROS 2のカンバンから小さなタスクを選択する – タスクを行う – プルリクエストを送る！ https://waffle.io/ros2/ros2