ROS（Robot Operating System）入門｜ロボット開発の標準プラットフォーム【2026年】

ainow

5 days ago

ROS（Robot Operating System）入門｜ロボット開発の標準プラットフォーム【2026年】

ROSとは

ROS（Robot Operating System）は、ロボット開発のためのオープンソースのソフトウェアフレームワークです。「Operating System」という名前ですが、WindowsやLinuxのような一般的なOSではなく、ロボット開発に必要なツール、ライブラリ、ミドルウェアの集合体です。

ROSの特徴

オープンソース：無料で利用可能
モジュラー設計：機能ごとに独立したノード
言語サポート：C++、Python対応
巨大なエコシステム：数千のパッケージが利用可能
産業標準：研究から商用まで広く採用

ROSの歴史

年	出来事
2007年	Willow Garageで開発開始
2010年	ROS 1.0リリース
2017年	ROS 2初版リリース
2020年	ROS 2 Foxyリリース（LTS）
2024年	ROS 2 Jazzyリリース
2025年	ROS 1サポート終了（Noetic）

ROS 1 vs ROS 2

主な違い

項目	ROS 1	ROS 2
リアルタイム性	非対応	対応
通信ミドルウェア	独自（TCPROS）	DDS標準
セキュリティ	なし	SROS2対応
マルチプラットフォーム	Linuxのみ	Linux, Windows, macOS
組み込み対応	困難	micro-ROS対応
複数ロボット	困難	ネイティブ対応

移行状況

研究機関：ROS 2への移行が進行中
企業：新規プロジェクトはROS 2を採用
レガシー：ROS 1からの移行ツールが充実

ROS 2の基本概念

ノード（Node）

ROSの基本単位。各ノードは特定の機能を担当：

センサーノード：カメラ、LiDARからデータ取得
処理ノード：画像認識、経路計画
制御ノード：モーター制御、アーム操作

トピック（Topic）

ノード間の非同期通信：

Publish/Subscribe：一対多の通信
メッセージ型：データ構造を定義
QoS：通信品質の設定

サービス（Service）

同期的なリクエスト/レスポンス通信：

Client/Server：一対一の通信
用途：パラメータ取得、状態変更など

アクション（Action）

長時間かかるタスクの管理：

Goal：目標の送信
Feedback：進捗の報告
Result：結果の返却

主要パッケージ

ナビゲーション（Nav2）

自律移動のためのパッケージ：

SLAM：地図作成と自己位置推定
経路計画：最適ルートの計算
障害物回避：動的環境への対応

MoveIt 2

マニピュレータ制御：

モーションプランニング：アーム動作の計画
衝突回避：環境との干渉チェック
逆運動学：目標位置への軌道生成

Gazebo

物理シミュレータ：

3Dシミュレーション：リアルな物理演算
センサーシミュレーション：カメラ、LiDAR等
ROS 2連携：シームレスな統合

RViz2

可視化ツール：

センサーデータ表示：点群、画像、地図
ロボット状態表示：関節角度、座標
デバッグ支援：問題の視覚的確認

開発環境構築

推奨環境

OS：Ubuntu 22.04 LTS（Humble）/ Ubuntu 24.04 LTS（Jazzy）
ROS 2：Humble Hawksbill（LTS）またはJazzy Jalisco
Python：3.10以上

インストール手順（Ubuntu）

# リポジトリ追加
sudo apt update && sudo apt install -y software-properties-common
sudo add-apt-repository universe
sudo apt update && sudo apt install curl -y
sudo curl -sSL https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.key -o /usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg] http://packages.ros.org/ros2/ubuntu $(. /etc/os-release && echo $UBUNTU_CODENAME) main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ros2.list > /dev/null

# インストール
sudo apt update
sudo apt install ros-humble-desktop

# 環境設定
echo "source /opt/ros/humble/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

Hello World（簡単な例）

Publisherノード（Python）

import rclpy
from rclpy.node import Node
from std_msgs.msg import String

class MinimalPublisher(Node):
    def __init__(self):
        super().__init__('minimal_publisher')
        self.publisher_ = self.create_publisher(String, 'topic', 10)
        timer_period = 0.5
        self.timer = self.create_timer(timer_period, self.timer_callback)
        self.i = 0

    def timer_callback(self):
        msg = String()
        msg.data = f'Hello World: {self.i}'
        self.publisher_.publish(msg)
        self.get_logger().info(f'Publishing: {msg.data}')
        self.i += 1

def main(args=None):
    rclpy.init(args=args)
    minimal_publisher = MinimalPublisher()
    rclpy.spin(minimal_publisher)
    minimal_publisher.destroy_node()
    rclpy.shutdown()

if __name__ == '__main__':
    main()