02 第3.1節-第3.5節 ROS2の基本機能（1/2） ROS2勉強合宿 @別府温泉
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ROS2勉強合宿 @別府温泉での輪講資料 2人目 「第3.1節-第3.5節 ROS2の基本機能（1/2）」 - ROS1とROS2の違い - ROS1とおアーキテクチャの違い - Data Distribution Service - ROS2のフロントエンドツール - ROS1/2パッケージ ビルドツール "colcon"
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- 2. 目次 1 1. 自己紹介 2. ROS1とROS2の違い 3. ROS1との アーキテクチャ比較 4. Data Distribution Service 5. ROS2のフロントエンドツール 6. ROS1/2パッケージ ビルドツール“colcon”
- 15. ユーザ ノード ユーザ ノード ユーザ ノード …C++ クライアント ライブラリ rclcpp Python クライアント ライブラリ rclpy Java クライアント ライブラリ rcljava クライアントライブラリ API rcl 通信ミドルウェア API rmv DOS ベンダ A 実装 DOS ベンダ B 実装 DOS ベンダ C 実装 … ハードウェア 14 ROS2の内部アーキテクチャ 再利用性の高い C言語で構成
- 25. 24 ros2の使い方 ROS2のコマンドラインインターフェースの エントリポイントは「ros2」 ROS1 ROS2 roslaunch ros2 launch rosrun ros2 run Rostopic ros2 ropic ● ros2 action アクション関連のサブコマンド ● ros2 component コンポーネント関連のサブコマンド ● ros2 daemon ノード発見デーモン関連のサブコマンド ● ros2 launch Launch システム関連のサブコマンド ● ros2 lifecycle ライフサイクル関連のサブコマンド ● ros2 msg msg ファイル関連のサブコマンド ● ros2 multicast UDP マルチキャスト関連のサブコマンド ● ros2 node ノード関連のサブコマンド ● ros2 param パラメータ関連のサブコマンド ● ros2 run ノード実行関連のサブコマンド ● ros2 security セキュリティ設定関連のサブコマンド ● ros2 service サービス関連のサブコマンド ● ros2 srv srv ファイル関連のサブコマンド ● ros2 topic トピック関連のサブコマンド
- 26. 25 ros2サブコマンドの実行例 典型的なtalker/listener の例をコマンドラインインターフェースだけを使って再現できる メッセージ通信の送信：ros2 topic pub メッセージの受信と標準出力：ros2 topic echo ➡ROS１のrostopic pub，rostopic echoを使ったことがある方にはなじみやすい！ ＄ ros2 topic pub /chatter std_msgs/String “{data: Hello world!}” publisher: beginning loop publishing std_msgs.msg.String(data=‘Hello world!’) publishing std_msgs.msg.String(data=‘Hello world!’) ＄ ros2 topic echo /chatter data: Hello world! Data: Hello world! ターミナル１ ターミナル２ 簡単なメッセージのテストがコマンドラインインターフェースだけで 完結するのはデバッグの面で非常に便利！
- 27. 26 ノード発見デーモン ROS2は互いのノードを分散処理で発見する →ROSマスタのような中央集権的な気候を廃止するため ⇒デメリットとして発見に要する時間がかかる クエリにより早く応答するため「デーモン」を用いる デーモンがOFF→分散発見 デーモンがON→デーモンを参照して 高速検索 ● ros2 daemon start デーモンの起動 ● ros2 daemon status デーモンの現在状態の標準出力 ● ros2 daemon stop 起動済みのデーモンの停止
- 29. 28 ビルドツールの変遷 ● rosbuild ROS1 Fuerte まで現役だったビルドツールです. 独自の Python スクリプトを 組み合わせて ROS1 パッケージをビルドすることができました. ● catkin_make 上記の Python スクリプトでは OS 依存性が高く, Ubuntu 以外の Linux プラットフォームや macOS などに対応することが難しかったため,純粋な CMake 拡張である catkin_make が登場します. Windows/macOS/Linuxに対応している CMake を基にすることで,マルチプラットフォーム 対応が行いやすくなりました.非公式ではありますが, このころから macOS でも徐々に ROS1 が動くように なっていきます. その後, catkin_make_isolated という改善版ツールがリリースされました. catkin_make では純粋な CMake プログラムや CMake 以外のビルドツールを使ったプログラムを ビルドすることができませんでしたが, catkin_make_ isolated はそれらを含めて ビルドできます.さらに,パッケージごとに ビルド処理が隔離された場所で行われるため, パッケージ間の依存関係を疎に保ちながら ビルドできるようになりました. ● catkin catkin_make_isolated は残念ながら並列ビルドができません. そのため,ビルド時間が著しく遅くなります. そこで,並列ビルドに対応した catkin 25 が生まれました. catkin は catkin build のようにサブコマンドの形で実行でき, オプション引数なども豊富に用意され、コマンドラインツール としての使いやすさが大幅に向上しました. ● ament モノリシックを2に設計された catkin をプラグイン構造に再設計し, ROS2 パッケージをビルドできるようにしたものが ament です. ament プラグインを追加することで,CMakeLists.txt プロジェクトの C/C++ プログラムや setup.py しかない Python スクリプトを そのまま ROS2 パッケージとしてビルドできるようになりました. プラグインを新しく追加すれば,その他のプログラミング言語の プログラムのビルドにも対応できます. ● colcon 上記の ament は ROS2 パッケージのビルドのみを扱っており, ROS1 パッケージを扱うことができません.そこで登場したのが colcon です. colcon では,ROS1 パッケージには catkin を, ROS2 パッケージには ament を 呼び出すことで,両バージョンが 混在したワークスペースを作成できます. ROS1/2だけではなく, Gazebo Ignition ライブラリ (Gazebo用のソフトウェ アライブラリ) も colcon でビルドできます. colcon 自体は Python で実装されており, rosbuild の二の舞にならないか心配ですが,これまでのところ, マルチプラットフォーム展開はうまくいっている ようです。
- 30. 29 colconの使い方 colcon の使い方はまだ情報が少ないですが,以下の文書にまとめられています. https://colcon.readthedocs.io/en/latest/ https://github.com/ros2/ros2/wiki/Colcon-Tutorial http://design.ros2.org/articles/build_tool.html 一番網羅的なのは readthedocs の文書です. https://colcon.readthedocs.io/en/latest/user/quick-start.html 基本的な使い方は以下のとおりです. $ mkdir -p /tmp/workspace/src # /tmp/workspaceをワークスペースにします。 $ cd /tmp/workspace #ワークスペースに移動します。 $ cd src; git clone ***; cd .. # srcディレクトリ以下にROSパッケージをご設置します。 $ colcon list –g # 全パッケージをリストアップします。 $ colcon build # 全パッケージをビルドします。 $ colcon test # 全パッケージのテストを実行します。 $ colcon test-result --all # テストの実行結果をbuildディレクトリ以下に列挙します。 $ . install/local_setup.bash #パッケージのセットアップスクリプトを実行します。 $ ros2 run *** を実行します。 #ROS2フロントエンドツールを使ってノードを実行します。
- 31. 30 colconの使い方 catkin や ament を使ったことがある方なら,ほとんど同じように使えるはずです. ちなみにこれまでのほかのビルドツールと同様に,ソースコードのクローンや 依存ライブラリのインストール,インストールパッケージ化といった処理は ビルドツールは担当しません.それぞれ別のコマンドが用意されています. ● vcstool ソースコードレポジトリの管理ツール ● rosdep パッケージの依存解決ツール（ROS１同様） ● bloom パッケージのリリースツール（ROS1 同様）