ROS 入門

この例では、MATLAB® 内で ROS を設定し、ROS ネットワークおよび ROS メッセージに関する情報を取得する方法を紹介します。

Robot Operating System (ROS) は、ロボットシステムのさまざまな部分が相互に検出し、これらの間でデータを送受信できるようにする通信インターフェイスです。MATLAB® は、ROS 対応の物理的ロボット、または Gazebo® などのロボットシミュレーターとデータを交換できる関数のライブラリで ROS をサポートします。

ROS の用語

"ROS ネットワーク" は、ROS 経由で通信するロボットシステムのさまざまな部分 (プランナーやカメラインターフェイスなど) で構成されます。ネットワークは複数のマシンに分散させることができます。
"ROS マスター" は、ROS ネットワークのさまざまな部分の取りまとめを行います。これは、マスターを実行しているマシンのホスト名または IP アドレスを指定する "マスター URI" (Uniform Resource Identifier) によって識別されます。
"ROS ノード" は、ROS の関連する機能 (パブリッシャー、サブスクライバー、サービスなど) の集合を含みます。1 つの ROS ネットワークに複数の ROS ノードを含めることができます。
"パブリッシャー"、"サブスクライバー" および "サービス" は、データを処理する ROS エンティティの種類です。これらは "メッセージ" を使用してデータを交換します。
パブリッシャーが特定の "トピック" ("odometry" など) にメッセージを送信し、そのトピックのサブスクライバーがメッセージを受信します。単一のトピックを、複数のパブリッシャーとサブスクライバーに関連付けることができます。

詳細については、Robot Operating System (ROS)および ROS Web サイトの Concepts の節を参照してください。

ROS ネットワークの初期化

rosinitを使用して ROS を初期化します。既定では、rosinit は MATLAB 内で "ROS マスター" を作成し、マスターに接続されている "グローバルノード" を起動します。グローバルノードは、他の ROS 関数で自動的に使用されます。

rosinit

Launching ROS Core...
.....Done in 5.7786 seconds.
Initializing ROS master on http://172.21.16.85:51063.
Initializing global node /matlab_global_node_13423 with NodeURI http://ah-avijayar:52604/ and MasterURI http://localhost:51063.

rosnode list を使用して、ROS ネットワーク内のすべてのノードを表示します。使用可能なノードは、rosinit によって作成されたグローバルノードのみであることに注目してください。

rosnode list

/matlab_global_node_13423

exampleHelperROSCreateSampleNetwork を使用して、ROS ネットワークに 3 つのノードとサンプルのパブリッシャーおよびサブスクライバーを追加します。

exampleHelperROSCreateSampleNetwork

再度 rosnode list を使用して、3 つの新しいノード (node_1、node_2 および node_3) を表示します。

rosnode list

/matlab_global_node_13423
/node_1
/node_2
/node_3

ROS ネットワークの現在の状態は次の図のようになります。MATLAB グローバルノードは、現時点ではパブリッシャー、サブスクライバーまたはサービスをもたないため、切断されています。

トピック

rostopic list を使用して、ROS ネットワーク内の使用可能なトピックを表示します。アクティブなトピックには、/pose、/rosout、/scan、/tf の 4 つがあります。既定のトピック (rosout、tf) は ROS ネットワーク内に常に存在します。他の 2 つのトピックは、サンプルネットワークの一部として作成されました。

rostopic list

/pose  
/rosout
/scan  
/tf

rostopic info <topicname> を使用して、特定のトピックに関する特定の情報を取得します。以下のコマンドは、/node_1 が /pose トピックにパブリッシュ (メッセージを送信) し、/node_2 がそのトピックをサブスクライブ (メッセージを受信) することを示します。詳細については、ROS のパブリッシャーおよびサブスクライバーとのデータ交換を参照してください。

rostopic info /pose

Type: geometry_msgs/Twist
 
Publishers:
* /node_1 (http://ah-avijayar:52609/)
 
Subscribers:
* /node_2 (http://ah-avijayar:52614/)

rosnode info <nodename> を使用して、特定のノードに関する情報を取得します。以下のコマンドは、node_1 が /pose、/rosout および /tf トピックにパブリッシュし、/scan トピックをサブスクライブし、/node_1/get_loggers および /node_1/set_logger_level のサービスを提供することを示します。既定のログサービス (get_loggers および set_logger_level) は、ROS ネットワークで作成されたすべてのノードによって提供されています。

rosnode info /node_1

Node: [/node_1]
URI: [http://ah-avijayar:52609/]
 
Publications (3 Active Topics): 
 * /pose
 * /rosout
 * /tf
 
Subscriptions (1 Active Topics): 
 * /scan
 
Services (2 Active): 
 * /node_1/get_loggers
 * /node_1/set_logger_level

サービス

ROS サービスは、ROS ネットワーク全体でプロシージャ呼び出しのためのメカニズムを提供します。"サービスクライアント" が "サービスサーバー" に対して要求メッセージを送信し、サービスサーバーが要求に含まれる情報を処理して応答メッセージを返します (Call and Provide ROS Servicesを参照)。

rosservice list を使用して、ROS ネットワーク内で使用可能なすべてのサービスサーバーを表示します。以下のコマンドは、2 つのサービス (/add および /reply) がすべてのノードの既定のロガーサービスと共に使用可能であることを示しています。

rosservice list

/add
/matlab_global_node_13423/get_loggers
/matlab_global_node_13423/set_logger_level
/node_1/get_loggers
/node_1/set_logger_level
/node_2/get_loggers
/node_2/set_logger_level
/node_3/get_loggers
/node_3/set_logger_level
/reply

rosservice info <servicename> を使用して、特定のサービスに関する情報を取得します。

rosservice info /add

Node: /node_3
URI: rosrpc://ah-avijayar:52618
Type: roscpp_tutorials/TwoInts
Args: MessageType A B

メッセージ

パブリッシャー、サブスクライバーおよびサービスは、ROS メッセージを使用して情報を交換します。ROS メッセージにはそれぞれ、メッセージ内の情報のデータ型とレイアウトを定義する "メッセージタイプ" が関連付けられています (基本的な ROS メッセージの操作を参照)。

rostopic type <topicname> を使用して、トピックで使用されるメッセージタイプを表示します。以下のコマンドは、/pose トピックが geometry_msgs/Twist タイプのメッセージを使用することを示します。

rostopic type /pose

geometry_msgs/Twist

rosmsg show <messagetype> を使用して、メッセージタイプのプロパティを表示します。geometry_msgs/Twist メッセージタイプには、Linear と Angular の 2 つのプロパティがあります。各プロパティは geometry_msgs/Vector3 タイプのメッセージであり、これには double 型の 3 つのプロパティがあります。

rosmsg show geometry_msgs/Twist

% This expresses velocity in free space broken into its Linear and Angular parts.
Vector3  Linear
Vector3  Angular

rosmsg show geometry_msgs/Vector3

% This represents a vector in free space. 
% It is only meant to represent a direction. Therefore, it does not
% make sense to apply a translation to it (e.g., when applying a 
% generic rigid transformation to a Vector3, tf2 will only apply the
% rotation). If you want your data to be translatable too, use the
% geometry_msgs/Point message instead.

double X
double Y
double Z

rosmsg list を使用して、MATLAB で使用可能なメッセージタイプの完全なリストを表示します。

ROS ネットワークのシャットダウン

exampleHelperROSShutDownSampleNetwork を使用して、サンプルノード、パブリッシャーおよびサブスクライバーを ROS ネットワークから削除します。このコマンドは、exampleHelperROSStartSampleNetwork を使用してサンプルネットワークを作成した場合にのみ必要です。

exampleHelperROSShutDownSampleNetwork

rosshutdownを使用して、MATLAB で ROS ネットワークをシャットダウンします。これにより、rosinitで起動した ROS マスターがシャットダウンされ、グローバルノードが削除されます。ROS ネットワークでの作業が完了した後の手順として rosshutdown を使用することを推奨します。

rosshutdown

Shutting down global node /matlab_global_node_13423 with NodeURI http://ah-avijayar:52604/ and MasterURI http://localhost:51063.
Shutting down ROS master on http://172.21.16.85:51063.

次のステップ

ROS ネットワークへの接続