フィジカル AI 時代のスタンダードになれるか！？ 通信ミドルウェア Zenoh を使ってみた

2026/9/29に開催されたDevelopersIO 2026 Osaka の登壇資料です。
https://events.classmethod.jp/study-club/connpass-401017/

当日紹介できなかったマスコットキャラクターのカメのスライドも追加しています。

Transcript

1. フィジカル AI 時代のスタンダードになれるか！？ 通信ミドルウェア Zenoh を使ってみた クラウド事業統括本部 コンサルティング部 IoT ソリューションアーキテクト 市⽥ 善久
2. アジェンダ 前半：ROS の基本と課題 後半：Zenoh の活用と実践 01 ROS とは 01 Zenoh の紹介 02 ROS の通信（Pub / Sub） 02 Zenoh + ROS2 の組み合わせ 03 フィジカル AI と ROS 03 ROS2 のリモート通信デモ 04 ROS に関する与太話 04 Zenoh Storage の紹介 05 ROS のプロセス間通信について 05 ROS トピックと Zenoh Key 06 ROS の Pub / Sub でできないこと 06 その他の ROS ブリッジ ROS のプロセス間通信はユースケース次第で課題が出てきます。 それらの課題を Zenoh が解決してくれる、というニッチなテーマで喋ります
3. 自己紹介 市田 善久 クラウド事業本部 コンサルティング部 IoT ソリューションアーキテクト / マネージャー 業務: AWS 環境の設計・構築からサーバーマイグレーション、データ 基盤構築、スマートファクトリー支援パッケージの開発など 様々な業種のお客様に技術支援を実施 好きなサービス・ボード: AWS IoT Greengrass, FRDM-MCXN947（NXPセミコンダクターズ）
4. ROS の基本とその課題 ロボット開発環境のデファクトスタンダードである ROS のプロセス間通信の基本とその課題を説明します。 4
5. ROS（Robot Operating System） とは 概要と特徴 • OSと名前がついているが、ロボットアプリケーションの開発を⽀援するソフトウェアライブラリとツールのセット • 実際には、ロボットのセンサーやモーターなどを標準化されたメッセージ形式でつなぐ通信ミドルウェア • ROS 向けのライブラリ‧ドライバが提供されているケースや 各種の⾔語向けに提供されているライブラリを 組み合わせて ROS アプリを開発 利⽤イメージ 採⽤事例 ソニーのaibo ※イメージのための疑似プログラムです SEQSENSEの警備ロボット Unitree Go2 （DevelopersIO 会場にいる4⾜歩⾏ロボット）
6. ROS のディストリビューション • • 今は ROS2 が主流（ROS 1 は2025年5月31日が EOL） ROS2 は毎年5月23日にリリースがあり、LTSバージョンは偶数年ごと ROS distribution Ubuntu EOL Lyrical Luth Ubuntu26.04LTS May 2031 Jazzy Jalisco Ubuntu24.04LTS May 2029 Humble Hawksbill Ubuntu22.04LTS May 2027
7. フィジカル AI と ROS AI ROS AI / ROS ⾃然⾔語や映像などを理解しロボット の⾏動計画を決定 AI の判断をもとに ROS を使ってロ ボット制御 センサーでデータを収集し、AIに フィードバックしながら動作を修正
8. ROS とカメ 亀の上に乗った象が大地を支えているとする古代の宇宙観にちなんで、知能ロボッ トの世界において ROS が亀のような役割を果たすように、との願い • 7世紀頃のインドの世界観 • インド神話の巨大な亀の王「アクーパーラ」 ◦ 不老不死の薬「アムリタ」を探す為に使った マンダラ山を海で支える役割を担った （叙事詩マハーバーラタより）
9. 5月23日は世界カメの日（毎年の ROS2 リリース日） • アメリカの非営利団体「American Tortoise Rescue」が2000年に制定した記念日 • カメに対する知識と敬意を高め、カメの生存と繁栄のための人類の行動を促す • 公式サイト：https://worldturtleday.org/ ◦ カメと飼い主の安全を確保するための、段階的な手順ガイド ◦ カメの飼育方法 ◦ カメに関するFAQ ◦ 関連書品のショップ など
10. ROS における通信 • • ノード単位の疎結合な通信として3パターンの通信方式 基本はトピック（topic）を介した非同期型の Pub / Sub 通信 ◦ トピック：ROS通信の基本 ◦ サービス：「サーバー / クライアント」関係の通信 ▪ クライアントのリクエストに対してサーバー がレスポンスを返す ◦ アクション： ▪ 「サーバー / クライアント」関係の通信 ▪ サーバーがクライアントに非同期に フィードバックを返す（Publishする） ▪ 長時間のタスクの進行状況を知ることが出来る
11. DDS（Data Distribution Service） • ROS2は通信レイヤにDDS（Data Distribution Service）を採用 ◦ DDSとは、産業用IoT（IIoT）向けのデータ中心型ミドルウェアプロトコルおよびAPI標準 ◦ ROS観点でいうと「ROS 2におけるノード間のデータ通信の標準規格」 • DDS を抽象化した「RMW」（ROS Middleware） レイヤーを通して通信する • DDSには代表的な複数の実装があるが Fast DDS がROS2 のデフォルト • ROS2(Jazzy)ではFast DDS対応の rmw_fastrtps_cpp がデフォルト
12. ROS2 / Fast DDS • ROS2 Jazzyでデフォルトで利用できるDDS実装 • シンプルディスカバリープロトコル ◦ ◦ ◦ • DDS標準で定義されている標準プロトコル 新しいノードが追加されるにつれて交換されるパケット数が大幅に増加する マルチキャスト機能が必要 ディスカバリーサーバー ◦ ◦ 各ノードはクライアントとして機能し、 ディスカバリーサーバーと情報を共有し、 ディスカバリーサーバーから検出情報を受信 これにより、大規模システムにおける ネットワークトラフィックが大幅に削減 マルチキャストも不要になる。
13. Fast DDS 利用の課題 • • 異なるネットワーク間接続の場合、マルチキャストが利用できなかったり、 NAT超えが難しい場合がある ローカルのノードとクラウド上のノードをROSで通信させたい場合など
14. Zenoh の基本と実践 Zenoh の基本と ROS2 との組み合わせを実践的な観点も 踏まえて説明します。 14
15. Zenoh の紹介 • • • Zero network overhead protocol Eclipse Foundationのプロジェクトで開発主体はフランスのZettaScale社 ROS 2 の非DDS のRMW実装として公式にサポートされている ◦ ◦ • GitHub - ros2/rmw_zenoh: RMW for ROS 2 using Zenoh as the middleware · GitHub Zenoh — ROS 2 ドキュメント 特徴的な機能 ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ Pub / Sub 型の通信 柔軟なネットワークトポロジの構成が可能 様々なプロトコルと連携できる ストレージ機能（Zenoh Storage）によるデータ保存とクエリ 軽い（スループット msg/s が MQTT の130倍）
16. Zenoh Router によるネットワーク間の Pub/Sub • Peer to Peer ◦ ◦ ◦ • 同一ネットワーク内でのピア（ノード）自動探索 やデータ通信にUDPマルチキャストを利用 UDPマルチキャスト（デフォルト）を使ってピア 同士がお互いを自動で探し出す 探索後は、ユニキャスト（1対1）に切り替えて データ通信 Brokerd / Routed ◦ WANや異なるネットワーク間の通信は Zenoh ルーターを利用したブリッジ通信 ▪ NAT/マスカレード超えが可能
17. Zenoh Router 利用時の構成例 Zenoh Publish のサンプルコード Zenoh Subscribe のサンプルコード
18. Zenoh + ROS2 の通信 • • • Zenoh はROS通信用のブリッジを提供している ROS 2の非DDSのRMW実装(rmw_zenoh)を利用して、異なるネットワーク間 のROS通信が可能 ROS2 アプリは Zenoh を経由しても実装に影響なく利用できる
19. Zenoh + ROS2 の通信 • • • 各 ROS クライアントで環境変数 RMW_IMPLEMENTATION=rmw_zenoh_cpp を設定 rmw_zenohd をローカルのバックグラウンドで動作する Zenoh Routerとして利用 rmw_zenohd と Zenoh ルーターを接続して双方向通信を行う
20. Zenoh Storage • • Zenoh は publishしたデータを永続的なストレージに保存可能 Zenoh Router 経由でデータを保存・取得が可能 ストレージの種類 概要 Amazon S3 AWSが提供するオブジェクトストレージ InfluxDB(v1,v2) 時系列データベースの一つ。 AWSでも Amazon Timestream for InfluxDB を提供(v2, v3) RocksDB LSM-Treeベースで実装された key-value型のデータベース ファイルシステム ファイルシステム
21. Zenoh Storage Pub / Sub の通信の他にデータをダイレクトに永続保存・クエリできる
22. Zenoh Storage - S3 Backend の注意点 常に最新のデータで上書きされる点に注意しましょう • • • S3上のオブジェクトは Zenoh Keyの構造のまま put される Zenoh Key が変わらない場合は、S3 オブジェクトの中身が上書きで更新 時系列データを扱う場合は、キー(トピック)に時間を含めて put する実装にする
23. ROS2 + Zenoh で S3 にデータを保存する Zenoh API で直接 S3 に put するのではなく ROS2 で put する場合 • • ROSのトピック と Zenoh のキー のマッピングに注意 事前に 該当するROS トピックが対応する Zenoh のキーを確認しておく
24. ROS Topic と Zenoh Key マッピングの確認方法 • Zenoh CLI を使って ROS トピックに対応する Zenoh Keyを確認 ◦ • Zenoh Router 上で実施 ROS Node から 該当トピックにメッセージを Publish Zenoh CLI で 全トピックをSubscribe ROS トピック /chatter に Publish Zenoh CLIで確認。「0/chatter/・・・1a18」 全体が該当する Zenoh Key
25. ROS / Zenoh 通信のパターン
26. その他の Zenoh ブリッジ ◦ MQTT: ◦ ◦ Eclipse zenoh の公式リポジトリがある（eclipse-zenoh/zenoh-plugin-mqtt） OPC UA: ◦ ◦ ◦ ◦ OPC UA は工場設備などで利用される産業用通信プロトコル ネット上で関連ワードとして紹介されているサイトが散見される Eclipse zenoh には関連リポジトリは存在しないので、スタンダードなものは現状無し 各種言語で OPC UA のライブラリがあるので、ブリッジのプロトタイピングは容易 Zenoh は ロボットやインダストリアル IoT などの分野と相性がよく、超軽 量・高速な分散型通信プロトコル（ミドルウェア）として注目されている
27. ご清聴ありがとうございました