ROSについて。

1. ロボットシステム学
第12回
上田隆一

2. 本日の内容
• ROSの概要とインストール
• 経験者には裏側を説明
• 出典:
– 小倉: ROSで始めるロボットプログラミング, 工学社,
2015.
• かなり依存しているので、ぜひご一読を
– 前川: 林原研究室 ROS勉強会 （入門編）
2015年12月16日 ロボットシステム学 2

3. セットアップ
• Linux環境を準備
– 今のところUbuntu 14.04が良い
• 特定のデバイスが使えない等の理由で
12.04も使われている（2015年現在）
• アップデートは怖がらずにこまめに
– $ sudo apt-get update
– $ sudo apt-get upgrade
– ただしディストリビューションのバージョンは
迂闊に上げてはいけない
• ついでにvimもフルバージョンをインストール（vim使いなら）
– $ sudo apt-get update vim
2015年12月16日 ロボットシステム学 3

4. 通信周りの設定
• 「通信を制すものはLinuxを制す」
• 外からssh接続できるようにしておく
– ロボットに組み込むときはリモート接続できないと不便
• $ sudo apt-get install openssh-server
• 鍵認証にも慣れましょう
– 手順
• $ mkdir ~/.ssh
• $ chmod 700 ~/.ssh
• $ cat id_rsa.pub >> ~/.ssh/authorized_keys
（id_rsa.pubは接続元で作成のこと）
• $ chmod 600 ~/.ssh/authorized_keys
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5. APTにROSの情報を追加
• APTがパッケージをダウンロードするときに
参照するリスト: /etc/apt/sources.list.d/ に存在
– ここにROSのパッケージの在り処のファイルを置く
• 方法
– /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list
というファイルに次の1行
• deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu trusty main
• スペルに注意
• URLは正しければブラウザにコピペでサイトが見られます
2015年12月16日 ロボットシステム学 5

6. ROSのサイトから公開鍵を取得
• curlで鍵を取ってきてapt-keyで登録
– だいたいマニュアルだとwgetを使っているがオプションが
面倒
• 手順
– まず、curlをインストール
• $ sudo apt-get install curl
– 以下を打って謎のバイナリが出力されるか確認
• $ curl
https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.key
– 最後に登録
• $ curl
https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.key |
sudo apt-key add -
OK <- これが出力されたらOK
2015年12月16日 ロボットシステム学 6

7. ROSのインストール
• 手順
– ROS込みでパッケージをアップデート
• $ sudo apt-get update
– ROS本体のインストール
• $ sudo apt-get install ros-indigo-desktop-full
– rosdepの初期化とアップデート
• rosdep: ROSのパッケージを作る時に依存するものを
ダウンロード&インストールするツール
• $ sudo rosdep init
• $ rosdep update
2015年12月16日 ロボットシステム学 7

8. 環境変数等の設定
• .bashrcに次の一行を書き込み
– source /opt/ros/indigo/setup.bash
• /opt/ros/indigo/setup.bashの中身は確認しておきましょう
• 反映
– $ source ~/.bashrc
– あるいは一度全部の端末をexitする（こちらがオススメ）
• 確認
– $ echo $CATKIN_SHELL
bash <- シェルの名前が出てくる
2015年12月16日 ロボットシステム学 8

9. rosinstallのインストール
• rosinstall: ソース管理のためのツール
– Git等と組み合わせて使う
– $ sudo apt-get install python-rosinstall
2015年12月16日 ロボットシステム学 9

10. ROSの動作確認
• $ roscore
– 色々情報が出てプログラムが立ち上がる
– Ctrl+cで出ましょう
2015年12月16日 ロボットシステム学 10

11. サンプルプログラムを動かす
• 端末で
– $ roscore
• 別の端末で
– ROSの動くマシンの端末で
– $ rosrun turtlesim turtlesim_node
– 亀のいるウィンドウが生成される
• また別の端末で
– $ rosrun turtlesim turtle_teleop_key
– 矢印を押すと亀が動く
2015年12月16日 ロボットシステム学 11

12. サンプルから分かること
• ps aux | grep ros してみる
– roscoreのプロセスとrosrunで立ち上げたプログラム
• プロセス間で通信しているようだ
– どうやらROSは異なるプロセスを連携させる
フレームワークのようだ
– UNIXの基礎通り
2015年12月16日 ロボットシステム学 12

13. ROSのプロセス
• 「マスタ」と「ノード」から成る
• ノード: rosrunで立ち上がるアプリケーション
• マスター: ノード間の通信をつかさどる
– roscoreで立ち上がる
– 通信はTCP/IP or UDPベースで
ファイルシステムの考え方を取り入れている（後述）
• UNIXらしい方法
• 共有メモリは使わない
– 参考: ROSチュートリアル第二回 -- ROSの通信モデル
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14. マスタとノードの図示
• rqt_graphというツールで図示
– デフォルトではノードが箱で表示される
– データの流れが矢印で図示される
• ディレクトリの
ように見えるもの
= トピック
2015年12月16日 ロボットシステム学 14

15. トピック
• ノード間を流れるデータの通り道
– データは「メッセージ」
• rostopicというコマンドで観察
• 下図:
– rostopic...をタイプ後、turtle_teleop_keyで操作した時の出力
• rostopicもノード
– rqt_graphで
確認を
– 一つのトピックを
複数のノードで
2015年12月16日 ロボットシステム学 15
ueda@rosubuntuvm:~$ rostopic echo /turtle1/cmd_vel
linear:
x: 2.0
y: 0.0
z: 0.0
angular:
x: 0.0
y: 0.0
z: 0.0
---

16. メッセージの「型」
• rostopic typeで調べられる
– geometry_msgs/Twist
• Vector3 linear
• Vector3 angular
– コマンドからメッセージを投げてみましょう
• 出るときはCtrl+cで
2015年12月16日 ロボットシステム学 16
ueda@rosubuntuvm:~$ rostopic type /turtle1/cmd_vel
geometry_msgs/Twist
$ rostopic pub /turtle1/cmd_vel geometry_msgs/Twist -- '[1,2,3]' '[4,5,6]'
$ rostopic pub -r 1 /turtle1/cmd_vel geometry_msgs/Twist -- '[1,2,3]' '[4,5,6]'

17. サービス
• トピックで受け渡しされるメッセージは投げっぱなし
– ファイルに読み書きしているようなもの
• サービス
– 特定のノードに対してデータを渡す受け口
• ノードが提供
– コマンドの読み書きをしているようなもの
• 一覧はrosservice list で
2015年12月16日 ロボットシステム学 17
ueda@rosubuntuvm:~$ rosservice list
/clear
/kill
/reset
/rosout/get_loggers
/rosout/set_logger_level

18. サービスを使う
• コマンドのように使う
• 引数なしならサービスの名前をcallの後に
• 引数を調べるときはtype
– ---の上が引数、下が出力
• 引数の渡し方（右）
2015年12月16日 ロボットシステム学 18
$ rosservice call clear
ueda@rosubuntuvm:~$ rosservice type spawn | rossrv show
float32 x
float32 y
float32 theta
string name
---
string name
$ rosservice call spawn 1 2 3 ""

19. パラメータ
• システムの定数
• rosparamで操作
2015年12月16日 ロボットシステム学 19
ueda@rosubuntuvm:~$ rosparam list
/background_b
/background_g
/background_r
/rosdistro
/roslaunch/uris/host_rosubuntuvm__45910
/rosversion
/run_id
ueda@rosubuntuvm:~$ rosparam get background_r
69
ueda@rosubuntuvm:~$ rosparam set background_g 255
ueda@rosubuntuvm:~$ rosservice call clear

20. ROSのプログラム
• 基本、ROSのライブラリを読み込んでメソッドを使うだけ
• ちゃんと作るにはディレクトリをROS仕様にしてから
– Gitと同じような運用
2015年12月16日 ロボットシステム学 20
$ cat hell_world.py
#!/usr/bin/python
import rospy
rospy.init_node('hell_world_node')
rospy.loginfo('hell')
rospy.spin()

21. ディレクトリの地ならし
• 「ワークスペース」を作る
• .bashrcを編集して端末を開き直す
• echo $ROS_PACKAGE_PATHでパスの確認
2015年12月16日 ロボットシステム学 21
ueda@rosubuntuvm:~$ mkdir -p ~/catkin_ws/src
ueda@rosubuntuvm:~$ cd ~/catkin_ws/src/
ueda@rosubuntuvm:~/catkin_ws/src$ catkin_init_wor
kspace
ueda@rosubuntuvm:~/catkin_ws/src$ cd ..
ueda@rosubuntuvm:~/catkin_ws$ catkin_make
###こうなる###
ueda@rosubuntuvm:~/catkin_ws$ ls
build devel src
#source /opt/ros/indigo/setup.bash <-あったら削除
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash <- 追加

22. パッケージの準備
• 「mytest」というパッケージを作ってみましょう
– catkin_create_pkg
• 最初にパッケージ名、後に依存するパッケージ名
• 「roscd mytest」でパッケージの場所に移動
2015年12月16日 ロボットシステム学 22
$ cd ~/catkin_ws/src/
$ catkin_create_pkg mytest rospy roscpp std_msgs
$ ls
CMakeLists.txt mytest

23. コードを書く
• パッケージのディレクトリ下に移動
– scriptsというディレクトリを作ってその下に
コードを置くのが通常
• コードを書く
– https://github.com/ryuichiueda/ros_book_programs/tree/
master/ros_start/scritps のlistner.pyとtalker.py
（https://github.com/OTL/ros_book_programsからfork）
2015年12月16日 ロボットシステム学 23
$ roscd mytest
$ mkdir scripts
$ cd scripts/

24. 実行
• roscoreを走らせておく
• scriptsディレクトリで
– 別の端末で
2015年12月16日 ロボットシステム学 24
$ chmod +x *.py
$ rosrun mytest talker.py
$ rosrun mytest listener.py