目次

• 第2版に寄せて
• はじめに

第1章　ROS の歴史

1-1　ROSの起源

1-2　OSRFからOSRAへ

1-3　ROS 2の誕生

1-4　ROS 1とROS 2の違い

• 1-4-1　ロボットの同時利用数
• 1-4-2　計算資源
• 1-4-3　リアルタイム制御
• 1-4-4　ネットワーク品質
• 1-4-5　プログラミング形式
• 1-4-6　アプリケーション

1-5　内部アーキテクチャの変化

• 1-5-1　ROS 1の内部アーキテクチャ
• 1-5-2　ROS 2の内部アーキテクチャ
• 1-5-3　rcl：クライアントライブラリAPI
• 1-5-4　rmw：通信ミドルウェアAPI

1-6　Data Distribution Service（DDS）

• 1-6-1　なぜDDSになったか？
• 1-6-2　DDSとは何か？
• 1-6-3　ベンダーとライセンス
• 1-6-4　DDSのインタフェース記述言語
• 1-6-5　DDSの通信プロトコルRTPS（Real-Time Publish-Subscribe）

1-7　DDS以外の通信プロトコルの選択肢Zenoh

1-8　ROS 1からROS 2への移行状況

第2章　開発環境セットアップ

2-1　Ubuntu 24.04 のインストール

• 2-1-1　その他のOSへのインストール

2-2　ROS 2 のインストール

• 2-2-1　ROS 2ディストリビューションの選択
• 2-2-2　ロケールのセットアップ
• 2-2-3　Ubuntu Universeリポジトリの有効化
• 2-2-4　APTソースリストの設定
• 2-2-5　ROS 2パッケージのインストール
• 2-2-6　環境設定
• 2-2-7　動作確認

2-3　サンプルコードのセットアップ

第3章　ROS 2 の基本機能

3-1　基本機能で学ぶこと

3-2　ROS 2フロントエンドツールros2

• 3-2-1　ros2の使い方
• 3-2-2　ros2サブコマンドの実行例
• 3-2-3　ノード発見デーモン

3-3　ROS 2パッケージビルドツールcolcon

• 3-3-1　colconの使い方
• 3-3-2　colconオプション機能の便利ショートカット集 colcon mixin
• 3-3-3　その他のROS 2公式ツール

3-4　トピック

• 3-4-1　プロセス間通信
• 3-4-2　プロセス内通信
• 3-4-3　コンピュータ間通信

3-5　サービス

• 3-5-1　サーバ実装
• 3-5-2　同期／非同期クライアント実装

3-6　アクション

• 3-6-1　アクションの定義ファイルと名前空間
• 3-6-2　フィボナッチ数列のアクション実装

3-7　パラメータ

• 3-7-1　パラメータ取得・設定メソッド
• 3-7-2　パラメータ設定イベントのコールバック
• 3-7-3　generate_prameter_libraryを使ったパラメータ宣言、取得、検証

第4章　ROS 2の応用機能

4-1　応用機能で学ぶこと

4-2　コンポーネント指向プログラミング

• 4-2-1　コンポーネント対応版talkerの実装
• 4-2-2　コンポーネント対応版listenerの実装
• 4-2-3　package.xmlとCMakeLists.txtの更新
• 4-2-4　コンポーネントの動的読み込み
• 4-2-5　コンポーネントの解放

4-3　Launchシステム

• 4-3-1　talker / listenerノードのlaunchファイル
• 4-3-2　パラメータを使うlaunchファイル
• 4-3-3　パラメータファイルを使うlaunchファイル
• 4-3-4　XML形式のlaunchファイル

4-4　ライフサイクル

• 4-4-1　ライフサイクルの状態遷移
• 4-4-2　主要状態
• 4-4-3　中間状態
• 4-4-4　ライフサイクル対応talker実装
• 4-4-5　ライフサイクル対応listener実装
• 4-4-6　外部ノードからのライフサイクル制御
• 4-4-7　動作確認

4-5　Quality of Service（QoS)

• 4-5-1　QoSポリシー
• 4-5-2　QoSプロファイル
• 4-5-3　QoS互換性
• 4-5-4　通常環境下でのトピック送受信例
• 4-5-5　パケットロス環境下でのトピック送受信例

4-6　RMW実装の変更

• 4-6-1　RTI製Connextのインストール
• 4-6-2　ノード実行時のDDSベンダー実装の変更

4-7　セキュリティ

• 4-7-1　ノードの認証
• 4-7-2　アクセス制御
• 4-7-3　コンピュータ間のアクセス制御

第5章　Pythonクライアントライブラリrclpy

5-1　ROS 2 のクライアントライブラリ

• 5-1-1　C++以外のクライアントライブラリ

5-2　パッケージ構成

• 5-2-1　setup.pyの書き方
• 5-2-2　メッセージ、サービス、アクション定義ファイルの格納場所

5-3　トピック実装

• 5-3-1　コンポーネント実行

5-4　サービス実装

5-5　アクション実装

第6章　ROS 2に対応したツール／パッケージ

6-1　ROS 2への移行完了

6-2　データ記録・再生ツールrosbag2

• 6-2-1　トピック、サービスの記録
• 6-2-2　bagファイルの再生

6-3　データ可視化ツールRViz2

6-4　ナビゲーションパッケージNav2

6-5　動作計画パッケージMoveIt

6-6　ロボット制御パッケージros2_control

• 6-6-1　ROBOTIS DYNAMIXELサーボモータのros2_control対応

第7章　ROS 2エコシステム

7-1　広がるROS 2 のエコシステム

7-2　ロボットシミュレータGazebo

7-3　フリート管理ソフトウェアOpen-RMF

7-4　ROS 2 Webアプリケーション作成のためのRobot Web Tools

• 7-4-1　WebSocketブリッジサーバーrosbridge_suite
• 7-4-2　JavaScriptクライアントライブラリroslibjs
• 7-4-3　ブラウザ可視化ツールROSBoard

7-5　組み込み向けROS 2実装mROS 2

7-6　自動運転ソフトウェアAutoware

7-7　GPUアクセラレーションNVIDIA Isaac ROS

• 7-7-1　DNN Inference Nodes
• 7-7-2　Isaac ROS Visual SLAM
• 7-7-3　Isaac ROS Nvblox

第8章　実践ROS 2ロボットプログラミング

8-1　センサーとロボットを使ったROS 2プログラミング

8-2　Intel RealSense D455を使ったOpenCV/PCLプログラミング

• 8-2-1　Intel RealSense D455のセットアップ
• 8-2-2　OpenCVとcv_bridgeを使った顔画像検出
• 8-2-3　PCLとpcl_conversionsを使った点群サンプリング

8-3　Preferred Robotics カチャカを使ったNav2ナビゲーション

• 8-3-1　カチャカROS 2ブリッジ
• 8-3-2　kachaka_grpc_ros2_bridgeの起動
• 8-3-3　カチャカを使ったNav2ナビゲーション

8-4　ROBOTIS OpenMANIPULATOR-Xを使ったMoveItマニピュレーション

• 8-4-1　MoveItセットアップアシスタントによるMoveIt構成ファイルの自動生成
• 8-4-2　MoveItマニピュレーションの実行

• おわりに

付録

A-1　Windows 11とWSL 2での開発環境セットアップ

A-2　Dockerコンテナでの開発環境セットアップ

• A-2-1　Dockerのインストール
• A-2-2　ROS 2イメージのダウンロード
• A-2-3　動作確認
• A-2-4　rockerを使ったGUIサポート

A-3　サンプルコードのライセンス条項

• A-3-1　3章のサンプルコードのライセンス条項
• A-3-2　4章のサンプルコードのライセンス条項
• A-3-3　5章のサンプルコードのライセンス条項

• 索引