ROS 2とOpen Robotics

製品と提供内容 #

どんな組織か

このハブは、ロボットのソフトウェア基盤を選ぶ人と、ロボティクス・フィールドガイドの他のページで紹介しているメーカーのハードウェアを統合する人に向けたものです。2022年の発表によれば、Open Source Robotics Foundationは2012年にROSを管理する非営利団体として設立されました。2022年12月、Intrinsicが同財団の営利子会社の資産を買収しました。ROS、Gazebo、Open-RMFは非営利の財団に残りました。2024年3月、財団はOpen Source Robotics Alliance（OSRA）を設立しました。OSRAは財団の慈善プログラムで、これら3つのプロジェクトの技術ガバナンスを担っています。

ROS 2は、当サイトで扱うほぼすべての要素の土台にあります。ROS 2はオペレーティングシステムではありません。ライブラリ群、ビルドシステム（colconとament）、メッセージ形式、パブリッシュ・サブスクライブ層の集合です。このモデルの詳細はROSとミドルウェアのトピックで解説しています。

ツールとAPI

インストールするのはバージョンではなくディストリビューションです。ROS 2 Jazzy Jalisco（LTS、2024年5月）は2029年5月までサポートされます。REP 2000では、amd64とarm64のUbuntu 24.04、およびWindows 10がTier 1プラットフォームです。ROS 2 Lyrical Luth（LTS、2026年5月22日リリース）は2031年5月までサポートされます。LyricalのTier 1プラットフォームはUbuntu 26.04（amd64とarm64）とWindows 11で、RHEL 10はTier 2です。LyricalではUbuntu 24.04、Debian 13、macOSはTier 3で、ソースからのビルドが必要です。サポートプラットフォームのページによれば、LyricalにはC++20とPython 3.12から3.14が必要です。LTSではないKilted Kaiju（2025年5月）は2026年末に、Humble Hawksbill（LTS、2022年5月）は2027年5月にサポート終了を迎えます。

Lyricalのデフォルトのミドルウェアは eProsima Fast DDS（rmw_fastrtps_cpp）です。Cyclone DDS、RTI Connext、Zenoh（rmw_zenoh_cpp）もTier 1です。切り替えには環境変数RMW_IMPLEMENTATIONを使います。システム内のすべてのノードは、互換性のある実装をそろえる必要があります。用語は用語集のDDSとQoSの項目で解説しています。

コアの上に、必要な部品を追加します。Gazeboのリリース表によれば、Gazebo JettyはLyricalと、Gazebo HarmonicはJazzyと組み合わせます。Nav2は移動ロボットのナビゲーションを、MoveIt 2はアームの動作計画を担います。ros2_controlは、ベンダーのドライバが実装するインタフェースです。ros2_controlのハードウェアインタフェースを公開するドライバは、標準のジョイントトラジェクトリコントローラやMoveIt 2と、つなぎのコードなしで連携できます。コマンドの一覧はROS 2 CLIチートシートにあります。Hello ROS 2のレッスンはゼロから始めます。

すべて無料です。商用サポートはOpen Roboticsではなく、インテグレータや個々のパッケージを保守する企業が提供しています。

難点もあります。バイナリはディストリビューションごと、Ubuntuのリリースごとにビルドされます。そのため、OSをアップグレードするとROSのアップグレードも必要になります。DDSのディスカバリはマルチキャストに依存しますが、管理されたネットワークやWi-Fiではマルチキャストがブロックされることがよくあります。ソースからビルドしたワークスペースと、同期日の異なるaptパッケージを混在させると、ABIエラーが起きやすくなります。

移行メモ

• 単位と座標系。 ROSはREP 103に従い、SI単位と右手系の座標系（x前方、y左、z上）を使います。移動ロボットはREP 105に従い、map、odom、base_linkを使います。ドローンのスタックは代わりにNEDとFRDを使います（ドローンのハブを参照）。カメラの光学座標系ではz軸が前方を向きます。
• 四元数。 geometry_msgs/Quaternionは（x, y, z, w）の順で格納します。MuJoCo、Spot SDK、spatialmathはwを先頭に置きます。境界で並べ替えてください。回転表現のチートシートも参照してください。
• ロボット記述。 ROSはURDFを使い、通常はxacroから生成します。GazeboはSDFを推奨し、読み込み時にURDFを変換します。MuJoCoはMJCFを、Isaac SimはUSDを使います。違いはURDFとMJCFのチートシートで解説しています。
• JazzyからLyricalへ。 Ubuntu 26.04とC++20への移行が必要になると考えてください。切り替える前に、依存しているベンダードライバのそれぞれにLyrical用のブランチがあることを確認してください。

注意点

• サポート期間は固定。 LTSディストリビューションのサポート期間は5年間です。LTSではないKiltedは、2025年5月から2026年末までです。Humbleをまだ使っている場合は、2027年5月に終了するため、今のうちに移行を計画してください。
• ライセンスはパッケージごとに異なる。 スタックの大半はApache-2.0またはBSDです。ただしNav2のライセンスファイルによれば、一部のNav2パッケージはLGPL-2.1-or-laterです。クローズドな製品を出荷する前に、各package.xmlを確認してください。
• ベンダードライバは遅れる。 新しいディストリビューションが使えるのは、アーム、カメラ、LiDARのドライバが追いついてからです。一度に1つのディストリビューションしかサポートしないメーカーもあります。
• 安全機能は別の場所に置く。 ROS 2は安全関連ではないソフトウェアとして扱ってください。安全と規格のトピックで説明しているとおり、安全機能はロボットコントローラか認証済みの安全PLCに実装します。