ROS2導入&レクチャー

ROS2

Last updated at 2024-07-30Posted at 2019-04-07

概要

主に研究室の学生教育用して作成する．
このページは全体の構成をあらわし，各所へのリンク集とする．
ソースコードをのせ行指定での説明(〇行目は~という意味，みたいな説明)をしているので"Qiitaをより便利にするChrome拡張機能をつくりました"を見ながら拡張機能を入れて行表示できるようにしておくと見やすいかも．

公式チュートリアル

公式チュートリアルがROSのそれと同レベルになり，「これやっとけば大丈夫」になった．特に概念を理解するためのgifが非常によいので，公式チュートリアルのBeginner: CLI Toolsくらいは一読することをすすめる．

目標レベル

本ページは，ROS2はじめての人が順々に勉強していくことを想定している．または，気になって調べた情報を個別にまとめたものでもある．特に初級に書かれているものは学習途中のもので，最終的にはコンポーネントを作成・利用できるようになればよい．．．ですね．

更新履歴

2024/07/30:初級のROS2プロジェクトの作成をhumble用に書き換え開始
2024/07/30:まとめた一般的な情報のROS2 package.xmlとCMakeLists.txtのチートシートをhumble用に書き換え開始
2023/06/15:応用にROS2 + Raspberry Piを追加
2023/06/15:環境にIron Irwiniを追加

対象

対象読者

学部学生(B3)
- ROSの存在を知らず，C++言語の知識も不定
学部学生(B4)
- ROSの演習(公式チュートリアル)済
大学院生(M1,M2)
- ROSを用いた研究を遂行中

いずれもROS2は知らない学生を対象とする．

環境

それぞれの違い・変更点はDistributionsを参考のこと．結構重要．

現行

ROS2 Rolling Ridley
- 開発バージョン
ROS2 Jazzy Jalisco
- 2029/5月までサポート
- 2024年*月より使用開始
  - for 24.04 LTS
- 新規機能や変更点: from Iron Irwini to Jazzy Jalisco
ROS2 Iron Irwini
- 2024/11月までサポート
- 2023年6月より使用開始
  - for 22.04 LTS
- 変更点: from Humble Hawksbill to Iron Irwini
ROS2 Humble Hawksbill
- 2027/5月までサポート
- 2022年7月より使用開始
  - for 22.04 LTS
- 変更点: from Galactic Geochelone to Humble Hawksbill
Ubuntu on Raspberry Pi
- Ubuntu Serverで十分
  - Ubuntu 20.04 on Raspberry Pi 3/4
  - Ubuntu Desktop 18.04 LTS on Raspberry Pi 3B/3B+

以前使用していたもの

ROS2 Eloquent Elusor
- 2020/11月までサポート
- 2020/1月より使用開始
  - for 18.04 LTS
ROS2 Dashing Diademata
- 2021/5月までサポート
- 2019年6月より使用開始
  - for 18.04 LTS

知っといてほしい知識

詳しくは習うより慣れよ．ただ「見たことある」くらいにはしておいてもらい，「どんなものか」という概要を知り自学出来るようになっておいてもらえればよい．

クラス

継承・コンストラクタはROS2でとても重要である．
例えばC++の基礎：クラスを参照．

テンプレート

<>の書き方はよく使用する．
例えば適当なC++テンプレート入門を参照．

名前空間

スコープ解決演算子::はよく使用する．
例えばnamespaceの賢い使い方を参照．

スマートポインタ

unique・shared・weakあるよ．
例えばC++11スマートポインタ入門を参照．

lambda関数

例えばcpprefjpのラムダ式，C++11 ラムダ式、std::function，本の虫: lambda 完全解説

std::bind

例えば【C++】std::bindの使い方

Modern C++．．．っぽいなにか

おっさんのためのModern C++入門ガイド
特にGalacticからC++17になってModern C++勉強のいいタイミングとなる．あと書いているひとがおっさんだから．

Future

非同期処理でのパターンで，Parameterで関係する．
他に仕事を非同期で任せて結果をもらうので，「今はまだ結果をもらえていない．が仕事は任せ終わった．任せたプロセスから『仕事が終わったらこのオブジェクトに入れとくね！』ってオブジェクトをもらった．だから近い『未来』にこのオブジェクトに結果が入ってるはず．それがFutureオブジェクト！」というイメージのもの．
例えばマルチスレッドプログラミングのFutureパターンを参照．

ROS2基本情報＆準備

なぜROS2か

未執筆

なぜROSか
ROS/ROS2の特徴:メッセージを使った分散処理

ROS2設定

管理者向け

ROS2インストール・初期設定

一般ユーザ向け

ROS2レクチャー

それぞれの項目に対して以下を目標に作成

読むのに5分以内
やるのに15分以内
入り組んだ話は後に．
- ただ，すぐに読めるようにリンクで対処

初級

初級 -ROS1 Style-
- ROS風の書き方．クラスを極力使わない書き方で，とりあえずこちらから？
初級 -class style-
- クラス化したnodeを使用した書き方．ROS2で推奨するコーディングスタイルへの第一歩．

内容一覧

ROS2に関する基本情報
ROS2プロジェクトの作成
ROS2の最小構成プログラム
ROS2のpublisher/subscriber概要
ROS2の最小構成subscriber
ROS2における時間管理・Rate系とTimer系
ROS2の最小構成publisher
ROS2独自メッセージの作成
独自メッセージを用いたROS2 publisher/subscriber
ROS2の最小構成service/client
ROS2の最小構成parameter
YAMLファイルによるROS2のパラメータ設定

Tips
- ROS2 + pipenv install

中級

中級以降は，基本的には「class style」を対象とする．

共有ライブラリとコンポーネントについて

初級では分かりやすさから「ROS1 style」と「class style」の二種類の方法で説明した．実用的にはコンポーネントを作成し使用する．
コンポーネントについては，classでのnode作成(初級のclass style)し，それを共有ライブラリ化，共有ライブラリをコンポーネント化する流れで説明する．
コンポーネントは共有ライブラリとしても使用できるので，とりあえずコンポーネント化しておけばよい．