はじめに
こんにちは、池田です。私は、宇宙ロボットに関するお仕事をしていたりします。
今回、宇宙機・宇宙ロボット向けのROSであるSpace ROSに関する、QiitaのAdvent Calendar 2024を立ち上げてみましたので、本記事ではその趣旨と概要についてまとめていきます。
Space ROSとは
まず、Space ROSについて知らない方もいらっしゃると思うので、簡単に説明させていただきます。
Space ROSとは、宇宙機・宇宙ロボットでも使えるようにした「ROS (Robot Operating System)」です 
ちょっとした背景
皆さん、ROSはご存じでしょうか。
ROS (Robot Operating System) は、ロボット開発のための豊富なライブラリやパッケージ群、開発ツール群、共通のフレームワークを提供するプラットフォームです。
また、世界中の開発者による活発なコミュニティも特徴で、ロボット開発の事実上の標準 (デファクトスタンダード) となっています。ROSは、地上ロボット技術の進展に大きく寄与しています。
ただ、宇宙ロボット技術の分野では、宇宙環境で動作するために高い信頼性と安全性が求められることから、完全オーダーメイドの組み込み開発が主流であり、世界的にROSの導入が進んでいないのが現状です。
また、ROSが使用されたとしても、ISS (国際宇宙ステーション) のような人が居住できる比較的地上に近い環境や、研究段階のプロジェクトに限られています。
正直なところ、ここまで普及し、便利な機能や地上で培われた豊富なリソースを持つROSが、宇宙に限って活用されないのは非常にもったいないことです。
Space ROSの誕生
そこで、ROSの仕組みを宇宙環境に適応させ、開発のハードルを下げたり、地上のリソースを宇宙に適用することで、宇宙ロボット技術のさらなる発展を目指す取り組みが「Space ROS」になります。Space ROSの開発は、ROSの母体であるOpen RoboticsやNASAを中心に進められています。
ROSを使ったことのある方なら、宇宙ロボットがROSで動いていると知れば「自分でも宇宙ロボットが作れるかもしれない」と感じられるかもしれません。これが宇宙ロボット開発のハードルを下げることになると考えています。
たとえば、$ rostopic pub or $ ros2 topic pub (ROSにおけるTopicをPublishするコマンド) で cmd_vel (よくある速度指令のTopic) を送信し、宇宙空間のロボットを動かせる。そんな世界線を築いていきたいと考えています。
Space ROS (Robot Operating System) Advent Calendar 2024
そして、Space ROS (Robot Operating System) Advent Calendar 2024は、宇宙ロボット向けのROSであるSpace ROSに関するQiitaのAdvent Calendarです！
Space ROS Advent Calendar 2024では、大きく分けて、企画記事と自由記事の2つの記事投稿の場を用意させていただいております。
Space ROS Advent Calendar (企画記事)
1つは、宇宙開発のハードルを下げる希望の「Space ROS」を、広く皆さんに周知させていただくために、JAXAをはじめとする宇宙開発に携わるメンバーが、Space ROSの概要からチュートリアル、現在の開発状況、応用など、様々な記事を投稿する「企画記事」になります！
積極的にSpace ROSの開発を進めているメンバーを中心に、まとまった記事を投稿していこうと思っているので、楽しみにしていてください！（頑張ります
）
Space ROS Advent Calendar (自由記事)
そして、もう1つが、Space ROSに関係する事でも、関係しないことでも、誰でも何でも自由に投稿ができる「自由記事」になります！
Space ROSは、まだあまり皆さんに知られていないということもあり、どれだけの方が記事を書いていただけるかわかりませんが、本当に些細なことでも構いませんので、投稿していただけると嬉しいです。
ぜひ、皆様の投稿をお待ちしております！！
Space ROS Advent Calendar 2024：企画記事
こちらでは、Space ROS Advent Calendar 2024の「企画記事」の内容についてまとめていきます。Advent Calendar実施期間中も随時更新していきますので、Space ROS Advent Calendar 2024のまとめとして、本記事を確認していただけたらと思います。(最終更新 2024/12/05)
2024/12/01： Space ROS Advent Calendar 2024について
- 宇宙機・宇宙ロボット向けのROSであるSpace ROSのAdvent Calendar 2024についての趣旨と概要についてのまとめになります。
- 積極的にSpace ROSの開発を進めているメンバーによる「企画記事」と、どなたでも自由に投稿できる「自由記事」があります。
- Space ROSに関係する事でも、関係しないことでも良いので、皆さんの投稿をお待ちしております！！
2024/12/02：【概要#1】これまでの宇宙ロボット背景・経緯を概観してみる
- Space ROSのそもそもの背景として、宇宙ロボットとはどういったものを対象としているのか、その上で、これまでどのような宇宙ロボットが開発されてきたのか、宇宙開発におけるロボットの役割についてまとめています。
- また、現状の宇宙ロボットの課題を、宇宙環境に対応すること、重力の違いによるダイナミクスを検討が必要なこと、リハーサルが困難なことの3つにわけて解説しています。
- そして、これまでの研究開発で，宇宙ロボットに関するハードウェアの知見が培われ，宇宙開発におけるコストが下がる中，次の段階としてソフトウェア開発の発展が求められる、それこそがSpace ROSの役割だということを述べています。
2024/12/03：【概要#2】Space ROSの目的
- Space ROSを開発する目的として、ロボティクスのデファクトスタンダードであるROSを、宇宙品質で宇宙にも持っていくことについてまとめています。
- そして、この目的の中で生まれる「Space ROSを使っていれば自動的に宇宙品質が担保できるのか」という問いに対して、実際問題としてなかなか難しいといった考えを述べています。一方で、Space ROSが「自動的に」宇宙品質が担保できる世界を目指していくことは、究極的な目標として述べています。
- また、Space ROSを扱う上で「宇宙品質とは何を指すのか」という問いに対して、Space ROSはNASAのソフトウェア規格(NPR7150.2)のうちの、一番クリティカルな(高い)Class Aを目指すことを述べています。
2024/12/04：【概要#3】Space ROSとROS 2の違い
- ROS 2をベースとしたSpace ROSは、ROS 2よりも宇宙ミッションに特化したリアルタイム性と信頼性の強化を目指して設計されていることをまとめています。
- 特に、ROS 2と異なるSpace ROS独自の機能として、ビルドとインフラ、コード解析ツール、要件ツールとプロセス、宇宙特有の機能について、それぞれ詳しく説明しています。
- 現時点では、ROSを宇宙でも使えるようにするということを優先に、ROS 2に加えて、既にNASAやJAXAが開発してきた宇宙機向けのソフトウェアを取り込んでいるような構成になっています。実際の宇宙でROSを動かせるようになれば、この盛り上がりは更に加速しそうです！
2024/12/05：【概要#4】Space ROSのパッケージ構成
- Space ROSは、ROSとは異なるSpace ROS独自のGitHub Organization上で開発されおり、そこで公開されているリポジトリおよびパッケージの構成とその役割についてまとめています。
- 具体的には、公開されている全12個のリポジトリ (space-ros, demos, simulation, docker, docs, process_sarif, spaceros.org, requirements, dashboard, ikos, check-commit-message-action, github) がSpace ROSのどの機能を担っているのか簡単にまとめています。
- 詳細にパッケージの中身を見ていく中で、試せるものは色々出てきていることがわかります。NASAやJAXAなどの宇宙機関はこの実証機会に向けて、開発を進めているので、今後のSpace ROSのアップデートにも期待です！
2024/12/06：【概要#5】Space ROSのMars Roverデモ
- Coming Soon.
2024/12/07：【コア#1】 RTEMS(RTOS)概論
- Coming Soon.
2024/12/08：【コア#2】RealTimeOSでなきゃいけないの？
- Coming Soon.
2024/12/09：【コア#3】Zenohって最近聞きますけど？
- Coming Soon.
2024/12/10：【コア#4】 IKOS（基本編）
- Coming Soon.
2024/12/11：【コア#5】 IKOS（実践編）
- Coming Soon.
2024/12/12：【ライブラリ#1】 Nav2
- Coming Soon.
2024/12/13：【ライブラリ#2】 SpaceNav構想
- Coming Soon.
2024/12/14：【ライブラリ#3】 SpaceMoveIt part1/MoveIt2、SpaceDyn(宇宙用マニピュレーション向けとしての事例)
- Coming Soon.
2024/12/15：【ライブラリ#4】SpaceMoveIt Part2: Moveit Pro Space
- Coming Soon.
2024/12/16：【ライブラリ#5】Behavior Tree
- Coming Soon.
2024/12/17：【ツール#1】cFS
- Coming Soon.
2024/12/18：【ツール#2】RACS2の要求仕様
- Coming Soon.
2024/12/19：【ツール#3】RACS2デモ (Example、MarsRoverデモ)
- Coming Soon.
2024/12/20：【ツール#4】 BRASH
- Coming Soon.
2024/12/21：【ツール#5】Space ROSを用いたTurtleBotのデモ
- Coming Soon.
2024/12/22：【関連記事#1】物理シミュレータ・センサエミュレータ/SILS/HILS
- Coming Soon.
2024/12/23：【関連記事#2】宇宙機の姿勢制御パッケージ
- Coming Soon.
2024/12/24：【関連記事#3】ROSCon JP 2024でのSpace ROSに関する発表
- Coming Soon.
2024/12/25： おわりに
- Coming Soon.
Space ROS Advent Calendar 2024：自由記事
こちらでは、Space ROS Advent Calendar 2024の「自由記事」の内容についてまとめていきます。Advent Calendar実施期間中も随時更新していきますので、Space ROS Advent Calendar 2024のまとめとして、本記事を確認していただけたらと思います。(最終更新 2024/12/05)
2024/12/15： リアルとバーチャルの架け橋「箱庭ブリッジ」の宇宙応用
- Coming Soon.
2024/12/16： dockerで動かそうと
- Coming Soon.
2024/12/19： Space ROS面白そうなので、使ってみて何か書く
- Coming Soon.
最後に
Space ROSは宇宙開発のみならず、地上でも宇宙機並みの品質が求められるシステムに適用できると考えています
宇宙開発に関係する方々も、宇宙開発に関係しない方々も、Space ROSに興味を持っていただけると嬉しいです。ぜひ一緒にSpace ROSを盛り上げていきましょう！！
Space ROS Advent Calendar 2024の投稿・購読もお願いします！！