pixiで始めるmacOSにおけるROS 2開発環境構築（Gazebo Fortressとnav2を添えて）

TL;DR

• これまでROS 2のmacOSサポート状況は決して手厚いとは言えない状況でした
• pixiの登場によってmacOSでもROS 2ソフトウェア開発ができるようになってきました
• 今後のpixiの発展に期待しましょう！

1. 昨今のROS 2のサポート事情

ROS 2 Jazzy時点でmacOS(かつ、amd64)のサポートはTier3でソースビルドのみとなっています。そのため、ROS 2のmacOSサポート状況は決して手厚い状況ではありません。

※https://www.ros.org/reps/rep-2000.html#jazzy-jalisco-may-2024-may-2029より引用

2. macOS上におけるROS 2環境構築

一方、普段使い慣れているmacOSでROS 2ソフトウェア開発をしたい方も一定数居ます。macOS上におけるROS 2環境構築は以下のパターンがあります。

• ソースビルド
• Dockerコンテナ
• pixi
• pixi + Dockerコンテナ

それぞれの概要、メリット、デメリットを述べていきます。

2.1 ソースビルド

公式ドキュメントはhttps://docs.ros.org/en/jazzy/Installation/Alternatives/macOS-Development-Setup.htmlにあります。先人たちの涙ぐましい取り組みは以下にあります。

• https://roscon.jp/2023/presentations/019.pdf
• https://github.com/TakanoTaiga/ros2_m1_native
• https://www.docswell.com/s/dandelion1124/KM1PJL-2024-02-13-093736
• https://ar-ray.hatenablog.com/entry/2023/12/24/115051

「ソースビルド」におけるメリット、デメリットについては後述します。

メリット

• GPUなどの各種アクセラレータが使える
• USBカメラなどのセンサデバイスが使える
• ネイティブで動作させるため、シミュレータ環境、RViz2などが高速に動作する

デメリット

• HomebrewでROS 2関連のパッケージは管理されていないため、必要なパッケージは基本的にソースビルドが必要
• パッケージ依存解決にrosdepが使えない
• Homebrewのパッケージ更新によって頻繁にビルドできなくなるため、定期的なメンテナンスが必要
• ホスト環境が汚れる

2.2 Dockerコンテナ

macOS上のDockerコンテナ上でROS 2を動かす方法があります。CUIのみであればhttps://hub.docker.com/_/rosで十分ですが、GUIツール（Rqtツール、RViz2、Gazeboなど）を使う場合、https://github.com/Tiryoh/docker-ros2-desktop-vncで動かすのが楽ちんです。

「Dockerコンテナ」におけるメリット、デメリットについては後述します。

メリット

• apt、rosdepが使えるため、パッケージインストール、依存解決が簡単
• Ubuntuと同じ操作コマンドのため、そちらに慣れている方にはハードルが低い
• ホスト環境が汚れない

デメリット

• GPUなどの各種アクセラレータが使えない
• USBカメラなどのセンサデバイスが使えない
• GUIアプリケーション（シミュレータ環境、RViz2）をDockerコンテナ上で動かすと低速

GUIありでGazebo Fortressを起動するとCPU使用率が以下のようになります。Gazebo FortressのプロセスのCPU使用率が高くなっていることがわかります。

GUIなし（headless mode）でGazebo Fortressを起動するとCPU使用率が以下のようになります。GUIありよりもCPU使用率が下がっているものの、Gazebo FortressのプロセスのCPU使用率が高くなっていることがわかります。

2.3 pixi

クロスプラットフォーム対応のパッケージ管理システムpixiがあり、ROS 2パッケージも配布しています。対応しているパッケージが気になる方はhttps://prefix.dev/channels/robostack-stagingを読むとよいでしょう。

本記事ではpixiそのものの詳細は取り上げないので気になる方は以下のページを参照ください。

• https://pixi.sh/latest/tutorials/ros2/
• https://note.com/hiroyuki_okada/n/n619b16943f0a
• https://zenn.dev/yahooshiken/articles/getting-started-ros2-with-pixish
• https://www.docswell.com/s/zibaanyan/KWWRYD-2024-12-28-113147

「pixi」におけるメリット、デメリットについては後述します。

メリット

• pixi addが使えるため、パッケージインストール、依存解決が簡単
• ワークスペース単位で分離されているのでホスト環境が汚れない

デメリット

• パッケージ依存解決にrosdepが使えない
• コマンドにpixi runを付ける必要があるため、少し慣れが必要

2.4 pixi + Dockerコンテナ

pixiとDockerコンテナを併用することでそれぞれの欠点を補う方法です。詳細はhttps://qiita.com/dandelion1124/items/cf6399071744049b7370を参照ください。

macOSのDockerコンテナ上でIgnition Gazebo、ナビゲーションを動かし、macOSネイティブでRViz2使って可視化するという全部macOS上で動かすやつができた。これで謎のビルド修行からかなり解放される。 pic.twitter.com/4kEnhyBAio

— dandelion (@dandelion1124) June 26, 2024

「pixi + Dockerコンテナ」におけるメリット、デメリットについては後述します。

メリット

• pixi
  • ワークスペース単位で分離されているのでホスト環境が汚れない
• Dockerコンテナ
  • apt、rosdepが使えるため、パッケージインストール、依存解決が簡単
  • ホスト環境が汚れない

デメリット

• pixi
  • パッケージ依存解決にrosdepが使えない
  • コマンドにpixi runを付ける必要があるため、少し慣れが必要
• Dockerコンテナ
  • GUIアプリケーション（シミュレータ環境、RViz2）をDockerコンテナ上で動かすと低速
• 全般
  • 何をpixiで動かして、何をDockerで動かすかの判断、パッケージ構成を工夫する必要がある

4. pixi上でGazebo、navigation2を動かす

pixi上でどこまでできそうかを掴むためにGazebo、navigation2を動かしてみます。

4.1 動作確認環境

今回動作確認に用いた開発環境は以下の通りです。

• MacBook Air (15インチ, M3, 2024)
• macOS Sonoma 14.4
• Docker Desktop on Mac 4.39.0
• pixi 0.45.0

4.2 GitHubリポジトリ

以下の図からpixi上でGazebo Fortressとnav2を動かせるソースコード一式を以下のリポジトリに格納しています。
https://github.com/atinfinity/pixi_ros2_gazebo_example

4.3 動作確認

pixi上でGazebo Fortressとnav2が動かせていることがわかります。

Gazebo Ignition、navigation2全部macOS上のpixiで動かすことに成功！ pic.twitter.com/NVkE7sjbGe

— dandelion (@dandelion1124) April 10, 2025

また、pixi上でGUIなし（headless mode）でGazebo Fortressを起動するとCPU使用率が以下のようになります。macOSネイティブ上で実行しているため、Gazebo FortressのプロセスのCPU使用率が減っていることがわかります。

追加で3D LiDARのシミュレーションも追加してみましたが、こちらもmacOSネイティブ上で実行しているため、快適に動作しています、

macOSネイティブ実行だとGazeboの3D LiDARもさくさく動くよの図。 pic.twitter.com/hfpeYSBbu0

— dandelion (@dandelion1124) April 27, 2025

4.4 制限事項

• Gazebo FortressのGUIが使えない https://github.com/gazebosim/gz-sim/issues/2848
• macOSのpixiでOgre 2が正常に動作しないのでOgre 1にする必要があります

また、はっきりと原因を特定できていませんが、2D LRFのURDFを以下のように記述していました。

<scan>
  <horizontal>
    <samples>1000</samples>
    <resolution>1</resolution>
    <min_angle>-3.141592</min_angle>
    <max_angle>3.141592</max_angle>
  </horizontal>
</scan>

ただし、これをそのまま使うと以下のようになってしまいました・・・。

そのため、verticalタグを追加して回避しています。

<scan>
  <horizontal>
    <samples>1000</samples>
    <resolution>1</resolution>
    <min_angle>-3.141592</min_angle>
    <max_angle>3.141592</max_angle>
  </horizontal>
  <vertical>
    <samples>2</samples>
    <resolution>0.01</resolution>
    <min_angle>-0.01</min_angle>
    <max_angle>0.01</max_angle>
  </vertical>
</scan>