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Day 1

ROS 2 Advent Calendar 2025

@MeRT(るっと(Masato Kobayashi))

[ROS 2入門] カチャカで学ぶ 実践！知能ロボットシステム入門 ！

Posted at

カチャカで学ぶ実践！知能ロボットシステム入門！

はじめに

ロボット開発に興味があるけど，何から始めればいいかわからない...

実機を使ってROS2を学びたいけど，ご家庭のロボットでも学べないものか...

そんな方に，学習サイト「ROS2 AI Lecture 実践！知能ロボットシステム入門　~ カチャカとROS 2でAIロボット！~」がもしかすると良いかも？しれません！

ということで，今回は，カチャカ（Kachaka）ロボットを使用したROS2の学習サイト「ROS2 AI Lecture」について紹介します。

概要ポスト

この記事で紹介するサイト

↑スター嬉しいです！！！ ⭐

そもそも誰なのかというのもあるかと思いますので，以下サイトを良ければご覧頂けると嬉しいです！

詳細はこちらへ！
↓
https://mertcookimg.github.io/

少し寄り道...

そもそも当初はカチャカではなく，Roombaからはじまる

  • カチャカの前はRoombaで講義をしていました。講義の様子の一部です。
  • おなじみの画像処理も。
  • 最終的には以下のようなデモを作成できるようになりました。
  • （番外編）1Dayですが高校生にも体験して頂きました。

そもそもなぜこのような講義が? 新規開講との出会い...

そんなこんなで，学問への扉という数多の教員が各々担当できる大阪大学の授業があり，2024年度に運よく授業の新規開講が募集されていて，これはチャンスとおもい立候補して担当しました。
2024年度では，RoombaとJetson nanoを使用して大学の講義：学問への扉 実践！知能ロボットシステム入門を新規開講して，教材から構想まで1人で作成し担当しました。

Roomba採用の背景は2019年に遡る...

Roombaを採用した背景として，もともとRoombaとJetson nanoは昔(2019年頃)趣味でスイッチのコントローラ等でハック的なものをしたこと（以下ポスト）があったのと，

TRAILの素晴らしい教材

TRAILの素晴らしいRoombaとROS 教材もあり，

ロボットシステム入門：https://matsuolab.github.io/roomba_hack_course/course/

研究室内でのロボットチュートリアル

更に2023年度から大阪大学の助教となったのですが，ロボット研究されるロボット未経験の学生さんの初手のチュートリアルとして，研究室内部でもRoomba Hackチュートリアルを用意していました。

Roombaに決めた！

これら経緯から2024年度では全15コマの講義へとアレンジしてRoombaを採用していました。
もっと面白いのもあるのですが，みせれるもので，，，！

Roombaからカチャカへなぜ...?

ROS 1 EOLをうけて

講義としては好評で2025年度もRoombaでやろうかなと思っていましたが，，，2025年にはROS 1もEOLだったり，ROSで駆動できるRoombaの入手性等も鑑みて，研究では2023年から使用して馴れていたカチャカに目をつけたのがはじまりです。

カチャカはROS 2で動作できるようにさまざまなソフトウェアがあるので，良ければ以下をご覧ください。

研究活用例

カチャカとROS 2を活用した研究は以下ですので，ご興味あればぜひです！

  • MRNaB: mixed reality-based robot navigation interface using optical-see-through MR-beacons

サイトの概要

前置きが長くなりましたが，それでは本題です！
今回ご紹介するのが，「実践！知能ロボットシステム入門 ～ カチャカとROS 2でAIロボット！～」は，実際のロボット（カチャカ）を使用して大まかなロボットシステムとROS 2を学べる実践的なサイトです。

↑スター嬉しいです！！！ ⭐

特徴

  • ✅ 実機での学習: 実際のロボットで動作確認（今後はシミュレーションも対応予定）
  • ✅ 段階的な学習: 基礎から応用まで8つのレッスンで体系的に学習
  • ✅ 動画付き: 各レッスンに動作例のYouTube動画が用意されており，視覚的に理解できる
  • ✅ OSS: オープンソースで公開されており，誰でも利用可能
  • ✅ 入門的な内容: 入門者が制御，センサ，画像処理，AIなど実用的な技術をおおおまかに学べる

シミュレーションもいずれは...!!!

カチャカとは

カチャカ（Kachaka）は，Preferred Robotics, Inc.が開発したスマートファニチャー・プラットフォーム，ご家庭用のロボットです。ROS 2に対応しており，以下の機能を備えています：

  • 自律移動機能
  • LiDARセンサー
  • カメラ
  • 対話機能
  • 豊富なAPI
    等々

レッスン内容の詳細

*2025/12/1時点では，８つのLesoonを用意しています。中身は難しい所もありますので，まだまだ改善は必要です。

Lesson1: 開発環境とROS 2基礎

ロボットシステム開発の基礎を学びます。

ロボットシステムの開発環境

  • Linuxコマンドの基礎
  • エディタ（VSCode）の使い方
  • Git/GitHubの基礎

ROS 2基礎

  • ROS 2とは何か
  • ノード，トピック，メッセージの概念
  • パブリッシャーとサブスクライバー
  • 基本的なROS 2コマンド
  • カチャカの起動方法

学習内容: ROS2の基本概念と開発環境の構築方法を理解します。

Lesson2: 自作ノードをつくってみよう

ROS 2のノード作成の基礎を学びます。

  • PythonでROS 2ノードを作成
  • パブリッシャーの実装
  • ロボットの基本的な制御（前進，停止，回転）
  • パッケージの作成とビルド方法

学習内容: 自分でROS 2ノードを作成し，ロボットを制御する方法を学びます。

Lesson3: フィードフォワード制御

フィードフォワード制御方式を学びます。

  • フィードフォワード制御の概念
  • 直進，回転，停止の組み合わせ
  • 軌跡生成（正方形，円形など）

動画: YouTube動画

学習内容: 事前に計画された動作を実行する制御プログラムを作成します。

Lesson4: フィードバック制御

フィードバック制御方式を学びます。

  • フィードバック制御の概念
  • オドメトリデータの取得と利用
  • 目標位置への移動
  • 角度制御の実装

動画: YouTube動画

学習内容: 目標位置や角度に正確に移動する制御を実装します。

Lesson5: センサ制御（LiDAR）

LiDARセンサーを使用した障害物回避制御を学びます。

  • LiDARセンサーの基礎
  • スキャンデータの処理
  • 障害物検出アルゴリズム
  • 障害物回避

動画: YouTube動画

**学習内容**: LiDARデータを活用して，周囲の障害物を検出し，安全に移動するプログラムを作成します。

Lesson6: ナビゲーション（Nav2）

ROS2の標準ナビゲーションシステム「Nav2」を使用した自律移動を学びます。

  • Nav2の概要と機能
  • 経路計画と障害物回避
  • マップベースのナビゲーション
  • 目標地点への自律移動

動画: YouTube動画

学習内容: 環境のマップを使用して，ロボットが自律的に目標地点まで移動するシステムを構築します。

Lesson7: 画像処理

ロボットのカメラを使用した画像処理を学びます。

基本的な画像処理

  • グレースケール変換
  • エッジ検出（Cannyアルゴリズム）
  • OpenCVとROS2の連携

動画:

AI画像処理（YOLO）

  • YOLO（You Only Look Once）による物体検出
  • リアルタイム物体検出の実装
  • 検出結果の可視化とパブリッシュ

動画: YouTube動画

**学習内容**: カメラ画像を処理し，物体を検出するAIシステムを構築します。 ---

Lesson8: 音声出力と物体検出の統合

音声出力機能と物体検出を組み合わせたAIロボットシステムを学びます。

音声出力

  • Kachakaの音声出力機能
  • 音声コマンドの送信

音声出力と物体検出

  • YOLO物体検出結果の取得
  • 検出物体の音声出力

学習内容: 画像処理と音声出力を組み合わせて，「見たものを音声で伝える」AIロボットシステムを構築します。

まだまだこちらは改善点がかなりあります！

応用例

カチャカデモ：音声＆移動

カチャカデモ：ジャマです。しょうがないな～

最後に

ご興味あれば以下の点を意識しながら，やってみてください！

コードを写すだけでなく，以下のような工夫をすると学習効果が高まります：

  • パラメータを変更して動作を観察する
  • 演習問題に取り組む
  • 自分なりの機能を追加してみる

ぜひ，この講義サイトを活用して，ROS 2とAIロボットシステムの世界に飛び込んでみてください！

参考情報

GitHubリポジトリにスターを付けていただけると，開発のモチベーション向上につながります！ ⭐

その他

模倣学習やVLA研究もしています！

私の研究等に興味ある学士、修士、博士課程希望の方はお声がけください！

各種リンク

お読み頂きありがとうございました...!!!!!

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