消費者向けロボットにおけるROS 2 iRobotのユースケース ROS 2 for Consumer Robotics: the iRobot Use-Case 近藤 豊 Alberto Sorogna, Juan Oxoby, Dhiraj Goel (iRobot) 1

⾃⼰紹介 近藤 豊 • 博⼠（⼯学） • ~2018 カワダロボティクス • 2018~ Preferred Networks • 2019.8.13 世界初のROS2本出版 2

ROS 2の計算資源 デスクトップ：ROS 2 • いわゆる普通のROS 2 マイクロコントローラ：micro-ROS • マイコン⽤のROS 2 • DDS-XRCEによるブローカを介したROS 2ネットワーク参加 • https://micro-ros.github.io その中間の計算資源では？ • 低コスト、LINUXベース、組み込みハードウェア • 単⼀プロセスアプリケーション • 同⼀ネットワークに数百ロボット参加 3

RasPi 2を 使った性能評価 許容オーバヘッド • 20%のCPU負荷増加 • 20MBのRAM増加 • ⼗分速い応答速度 • 通信の無⽋損 ROS 2 Performance Framework • 任意のユーザ定義ROS 2 プログラムの性能評価 • 可読性が⾼いログ • https://github.com/irobot- ros/ros2-performance 4

⼊⼒ 5

出⼒ 6

Fast-RTPSを 使った評価結果 メッセージの⽋落 RAMの使いすぎ 7 ⻘：実測値 ⾚：許容値

CyclonDDSを 使った評価結果 すべての値が許容値内 Raspberry Piでも許容 可能な性能 8 ⻘：実測値 ⾚：許容値

新しいプロセス 内通信を使った 性能評価 CPU使⽤率の半減 応答性の改善 メッセージの⽋落なし 9 ⻘：実測値 ⾚：許容値

新しいプロセス 間通信 iRobotによる改善 RMW層での共有メモリ 実装ではなく、rclcpp での共有メモリ実装 ⼩さなメッセージでも 効果⼤ 10 https://github.com/irobot-ros/ros2-performance/blob/master/proposals/intraprocess_communication.md

現実課題への 適⽤ 課題設定 • ~1000台のロボットの同⼀ ネットワーク参加 • 1台あたり~35トピック送信 • ~5のサブネット接続 11

解決策 12 解1：デフォルトのDDS設定 • 遅い • 信頼性の低い相互接続 • ネットワーク過負荷 解2：環境変数 ROS_DOMAIN_IDの設定 • ROS_DOMAIN_IDの枯渇問題 解3：マルチキャスト検出機能 の無効化 • 接続先のIPアドレスを使ったユニ キャスト

CycleDDSを使ってみる（おまけ） https://index.ros.org/doc/ros2/Tutorials/Working- with-Eclipse-CycloneDDS/ $ sudo apt install ros- ${ROS_DISTRO}-rmw-cyclonedds- cpp $ export RMW_IMPLEMENTATION=rmw_cyclone dds_cpp $ ros2 run demo_nodes_cpp talker 13

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