mrubyと micro-ROSが繋ぐロボットの世界

by Katsuhiko Kageyama

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mrubyと micro-ROSが繋ぐロボットの世界 2025/6/28 関西Ruby会議08 影山勝彦

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自己紹介普段は @kishima で活動 (株)アプトポッド所属組み込み系エンジニアプレイングマネージャ mruby好き電子工作好き 2

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最近のお仕事 3 四足歩行ロボを利用したソリューション開発自立走行ロボットの管理

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最近のお仕事 4 ロボットで自社サービスにデータ集めてWebアプリで可視化したり

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5 仕事の経験も活かしたいロボット関係の経験も積めた　　最近、Ruby触れてないな・・・　　　　Ruby x ロボット・・・！？

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“ Rubyと作ろう!

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“ Rubyと作ろう! ロボット制御

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これ動かしたい 8 myCobot280 安価な６軸ロボットアーム ROS対応

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ロボット制御？ 9 ● HWリアルタイムな世界 ○ 1msecやもっと短い間隔で正確にモータなどを制御しないと行けない世界 ● もうちょっとゆるい世界 ○ SWリアルタイム ○ 制御計画や、上位のアプリケーションとの間を取り持つ処理

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ロボット制御？ 10 ● HWリアルタイムな世界 ○ 1msecやもっと短い間隔で正確にモータなどを制御しないと行けない世界 ● もうちょっとゆるい世界 ○ SWリアルタイム ○ 制御計画や、上位のアプリケーションとの間を取り持つ処理 👉

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巨人の背中に乗りたいロボット開発の世界で　　よく使われてるのは・・・ 11

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ロボット開発でよく使われるROS 12 ROSとは Robot Operating System。一般的な意味のOSではなくロボット向けの通信ミドルウェアを中心としたツール、ロボット向けOSSのエコシステム 12

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１から作るのは大変 ● ROSはロボットの開発初期～に広く使われている ● 色々なOSSパッケージがあり、組み合わせることで独自のロボット制御を構築できる ● 私も仕事でお世話になってる　　　　　　　　▶Rubyでも使いたい！ 13

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ROSの紹介 ROSの基本的な機能など 14

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主な特徴 ● ノードを基本とした分散型アーキテクチャ ● Topic(Publish/Subscribe型のメッセージ通信） ● Service(Server/ClientのRPC的な通信) ● Actionという目標と過程を管理する仕組み ● 高速、低遅延、大容量な通信も想定 ● 実行環境は基本的にLinux ● 公式開発言語は、 C++、Python 15 ROSの特徴

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ROSのソフトウェアレイヤー 16

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ROSのプロセス構成のイメージ図 17

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Topicの定義 sensor_msg/Joy 18 IDLで定義、コンパイル時に構造体に

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ツールやライブラリ類も充実 19 rviz ロボットの状態可視化、GUI操作 Gazebo シミュレータ

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ツールやライブラリ類も充実 20 rqt ノード間のメッセージ送受関係可視化など rosbag メッセージ通信のロガーCLIツール

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Rubyで書きたいすでにあった！ ● rclrb (ROS Client Library for Ruby) ○ CRubyでROSの基本機能にアクセスできる ○ 昨年あたり公開されていた 21

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好きなデバイスでROS動かしたい PC/Linuxで開発するときはrclrbを使うのがよいマイコンでもROSを動かしたい！ 22

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ROSをマイコンで動かすプロジェクト 23

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micro-ROSの特徴 ● リアルタイムOS上での動作を想定 ● 各種マイコンサポート（ESP32、Raspi Pico等） ● WiFi以外にUART等にも対応 ● 母艦PC上のROSとmicro-ROSデバイスの通信を中継するAgentが必要 ● 開発言語：C言語 24 …mrubyから使えそう

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micro-ROSアーキテクチャ 25

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micro-ROS x mrubyで作ってみよう mrubyからmicro-ROSのAPIが使えるようになると、ROS対応のデバイス制御コードをRubyで書けるようになる！ 26

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開発今回作るものについて 27

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全体の構成 28

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コントローラ 29 JoyC: M5StickC＆I2C接続のジョイスティック M5StickC Plus2: コアはESP32。PSRAM 2MB搭載

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開発内容 ● mrubyとmicro-ROSを同時にビルドできる環境構築 ● 最新のESP32ビルド環境への適合 ● mruby_esp32_i2c 必要な部分自前で作る ● mruby_esp32_microrosの実装 ● myCobot280をJoyトピックに反応するようにする 30

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mruby-esp32-microros micro-ROSのmrubyラッパー 31

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デモサンプルのスクリプトの説明とデモ動画を 32

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I2Cの利用 33 ● I2Cの初期化 ● I2Cでデータを読み出すメソッド定義

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コントローラ状態を読んでROSトピックを送信 34 ● 10Hz程度の周期でコントローラの信号Read ● ROS Topic 送信

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35 基本動作確認：亀をROSで制御する

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myCobot280をROSで制御するデモ 36

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37 パフォーマンスしっかりチェックできてないが、30Hzくらいで送信できているのは１度確認した（ros2 topic hz /joyコマンド） 30Hzはコントローラ操作としても問題ない周期（ゲームのフレームレート） 100Hzくらいで動けると、ある程度細かいモータ制御等にも使えるはず

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38 課題はたくさん ● myCobot280思った通りに動かしたい ● rcl APIをどうRubyらしく使えるようにするか ○ Subscription：コールバックに素早く応答 ○ メッセージ型をどうダイナミックに扱うか ● ROSのパッケージ群活かしたい ○ navigation, moveit ● Raspi Pico - PicoRubyでも使いたい ● mruby-esp32もう少しメンテしたい

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これも動かしたい 39

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最後に ● Rubyでも物理的に動きのあるものを制御できる！ ● CRubyでROSを使う方法(rclrb)もあるので、興味を持つ方が増えたら嬉しい 40 　ハードがなくても、　　シミュレーションから試す手もある！

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41 Thank you! 何か聞きたいことあればお気軽に X, github : @kishima