けっきょくmROS 2ってなんなのか？

ALGYAN x STM x mROS-base：mROS 2 ハンズオン！
2022/09/31
https://algyan.connpass.com/event/259028/

ハンズオン資料
https://docs.google.com/document/d/14tb6riEkbYYiEMxBEIIdI4j2KYm1JenvI23AvOBuCHU/edit?usp=sharing

ハンズオン開催当日のYouTubeアーカイブ
https://youtu.be/Hjo1ZfefjL4?t=1158

Transcript

1. @takasehideki
   @ShintaroHosoai
   けっきょく ってなんなのか︖
   〜ROS 2の復習︖紹介︖も交えつつ〜
   

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2. Hobby
   Recent R&D
   Affiliation
   Mission
   あらゆる
   モノ・コトと
   ヒトを繋げる
   設計基盤の
   確⽴
   最適化 設計技術
   良いモノ を 誰でも楽に
   つくることができる世界へ
   組込み／IoTコンピューティング基盤を⽀える
   プラットフォーム技術と設計⽅法論
   @takasehideki
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   AI
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   Edge
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   Edge
   AI
   Fog AI
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   Fog AI
   Edge
   AI
   Edge
   AI
   ϩʔΧϧ؀ڥ
   Fog AI
   Edge
   AI
   Edge
   AI
   Cloud
   MEC
   BEAM
   クラウド
   BEAM
   エッジ
   BEAM
   最適配分アルゴリズム
   透過型分散プラットフォーム
   BEAM
   システム開発者
   デプロイされる
   コード
   ①
   ③
   ②
   ③
   ③
   ❤
   評価アプリ
   ❤
   評価アプリ
   ④
   ④
   ❤
   評価アプリ
   ④
   ②
   ②
   ❤
   評価アプリ
   ④
   ②
   ②
   ②
   ②
   

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3. Software
   Engineering
   Embedded
   System
   Modeling
   ほそあい しんたろう
   略歴
   都島⼯業⾼校
   →近⼤⽣物理⼯(B)
   →JAIST(M,D)
   →九⼤研究員
   →チェンジビジョン
   →東⼤研究員 なう
   @ShintaroHosoai
   細合 晋太郎
   @s-hosoai 細合晋太郎
   Software
   Hardware
   Electronics
   Mechatronics
   DIY
   3D
   cad
   3D
   print
   Software
   product line
   DSL
   Web
   Cloud
   AI
   ROS
   専門分野
   趣味
   ・ダイビングで海底漁り
   ・プログラミング言語漁り
   ・Steamでゲーム漁り
   ・ハヤカワでSF漁り
   ・つくりたいもの漁り
   

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4. (Robot Operating System)
   • Plumbing: 出版購読型の通信ミドルウェア
   • Tools: プロジェクト管理，デバッグ，可視化，等
   • Capabilities: 膨⼤なライブラリ・パッケージ
   • Ecosystem: 世界規模の強⼒なOSSコミュニティ
   ロボットソフトウェアの開発を加速するプラットフォーム
   http://www.ros.org/about-ros/
   4
   https://youtu.be/9wM_l6Y1IJI
   

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5. 通信ミドルウェアとしての
   • Publish / Subscribe messaging infrastructure
   —ROSノード︓ロボットシステムを構成する機能単位
   —Topicを介した出版購読型通信︓基本的に⾮同期・疎な通信⽅式
   üノードの登録・変更・削除・配置が容易に実現できる
   ü障害時にはノード単位で再起動と復旧ができる
   node1
   node2
   node3
   node4
   Topic1
   Topic2
   node5
   出版（Publish） 購読（Subscribe）
   msg
   msg
   msg
   msg
   • その他の通信⽅式
   — Service: 同期式
   — Action: 同期と⾮同期の組合せ
   — Parameter: 多変量辞書
   5
   

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6. ROS 2 の階層構造
   … …
   6
   rclcpp rclpy
   node.cpp node.py
   RCL (ROS Client Library)
   RMW (ROS MiddleWare)
   DDS B
   DDS A
   General Purpose OS
   • 共通の基盤機能を提供
   • C⾔語による実装
   • 任意の⾔語から呼び出して
   そのライブラリを開発可能
   • DDS通信機能を抽象化すAPI層
   • 複数のDDS実装から選択可能
   rclrs
   node.rs
   DDS C
   DDS (Data Distribution Service)
   • OMG標準仕様として規定
   • 出版購読型の通信機能を提供
   • RTPSによる通信相⼿の⾃動探索
   

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7. 7
   つまり,,,
   • ROSの本質は通信にあり
   — ROSノード (機能単位) の疎な結合⽅式
   — ROS 2ではDDS/RTPSに則った通信⽅式
   — 基本はTopicを介した出版購読型
   http://www.ros.org/about-ros/
   node1
   node2
   node3
   node4
   Topic1
   Topic2
   node5
   出版（Publish） 購読（Subscribe）
   msg
   msg
   msg
   msg
   ROS2/DDS通信技術の
   IoT分野への展開にも期待
   • 通信性能の向上
   — 応答性︓遅延時間
   — リアルタイム性︓遅延変動
   • 消費電⼒の削減
   mROS-base/mros2
   meets EMB for IoT!!
   

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8. 8
   Ｘ どうやるの︖︖
   micro-ROS
   GPC
   agent
   master
   node
   node
   client node
   dds-xrce
   rtps
   rtps
   m
   • RTPS︓DDSの通信プロトコル
   — SPDP/SEDP︓⾃律的に通信相⼿と
   通信経路を探索／確⽴
   • micro-ROS︓ROS 2の組込み対応
   — POSIX準拠の複数のRTOSをサポート
   — Micro-XRCE-DDS を利⽤
   ØRTPS通信の仲介に agent が必要
   agent無⽤で
   ROS 2通信︕
   Participant_A
   SPDP
   Endpoint
   Writer
   Reader
   SEDP
   Endpoint
   RTPS
   Endpoint
   HistoryCache
   Writer
   Reader
   Publisher
   Subscriber
   Topic_1
   Topic_2
   P_E
   W_E
   R_E
   W_E
   R_E
   P_E
   S_E
   T_3
   P_D
   W_D
   R_D
   W_D
   R_D
   P_D
   S_D
   T_2
   T_3
   P_C
   W_C
   R_C
   W_C
   R_C
   P_C
   S_C
   T_1
   T_2
   P_B
   W_B
   R_B
   W_B
   R_B
   P_B
   S_B
   P_A C
   1
   D
   2
   B
   2
   W_E
   R_E
   W_E
   W_D
   R_D
   W_D
   R_D
   P_D
   T_2
   W_C
   R_C
   W_C
   R_C
   T_2
   W_B
   R_B
   W_B
   R_B
   P_B
   S_B
   P_A
   T_1
   T_2
   P_B
   T_2
   P_A
   T_1
   T_2
   P_C
   T_1
   P_A
   T_1
   T_2
   P_D
   T_3
   T_2
   P_A
   T_1
   T_2
   P_E
   T_3
   

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9. 9
   mROS 2??
   https://vimeo.com/638040779/8a10335711
   このとき
   v0.1.4,,,
   https://www.stmcu.jp/design/thirdparty/os/91883/ Embedded devices
   HAL library
   RTOS (ASP3 or Mbed)
   mROS 2 application
   mROS 2 comm. lib.
   mROS 2 API
   UDP stack (lwIP)
   RTPS (embeddedRTPS)
   mROS-base/mros2
   ROSConʼ22も
   お楽しみに,,,
   

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10. Embedded devices
    HAL library
    RTOS (ASP3 or Mbed)
    mROS 2 application
    mROS 2 comm. lib.
    mROS 2 API
    UDP stack (lwIP)
    RTPS (embeddedRTPS)
    10
    ソフトウェア構成
    通信の⾃律性の確保
    RTPSの仕様に則った通信の実現
    軽量かつ効率的な通信処理の実現
    C++実装 / CPU 数百MHz / Mem 数MB程度
    ⾼品質なリアルタイムOSの採⽤
    通信性能・メモリ軽量性の向上にも寄与
    基本型に対応した出版購読APIの提供
    開発⽣産性＝rclcppとの互換性を考慮
    mROS-base/mros2 多種デバイスへの
    展開の容易化も考慮
    ASP3ではCMSIS
    互換レイヤを整備
    

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11. 11
    補⾜︓embeddedRTPS [A. Kampmann+ ITSC'2019]
    • C++実装による組込み向けのRTPSスタック
    —UDP/IP には lwIP (Raw Mode) を採⽤
    —シリアライズに eProsima Micro-CDR を利⽤
    • 主な機能と利点
    —Discovery: SPDP と SEDP の機能を提供
    —Interoperability: FastDDS 2.3.1 との疎通確認済み
    —QoS Policies: reliable と best-effort に対応
    —UDP Multicast: PR#4 より対応
    —Message size: lwIP バッファサイズまで対応可能
    mROS-base/mros2
    

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12. mROS-base/mros2 12
    Platform Variation
    

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13. 13
    Getting started!!
    $ git clone https://github.com/mROS-base/mros2-mbed
    $ cd mros2-mbed
    $ ./build.bash all [TARGET] echoreply_string
    mROS-base/mros2
    also available with Keil Studio Cloud
    a.k.a Mbed Online Compiler
    https://os.mbed.com/users/smoritaemb/code/mbed
    -os-example-mros2/
    

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14. mROS-base/mros2 14
    論よりRUN!! https://twitter.com/takasehideki/status/
    1505066116921524228
    mturtlesim
    $ ros2 run mturtlesim turtlesim_node
    $ picocom /dev/ttyACM0
    EMB board + analog joystick
    publish Twist
    

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15. mROS-base/mros2
    Check it out!!
    Please give us the Star!
    & your contribution!!
    https://github.com/mROS-base/mros2
    • support other boards & TOPPERS kernels
    • implement new targets with POSIX compliant RTOS
    • support QoS control, Service, Action, ...
    • check with Galactic & support Humble??
    

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16. mROS-base/mros2 16
    圧倒的︕感︕謝︕︕
    本研究の⼀部は，JST CREST JPMJCR21D2 の⽀援ならびに
    国⽴研究開発法⼈情報通信研究機構の委託研究（04001）により
    得られたものである．
    @ken551
    @Hibagon1go
    @smoriemb
    @tmori
    @hakuturu583
    @Haru-T
    

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17. 17
    9⽉にハンズオン，開催決定︕︕
    mROS-base/mros2
    もうハラをくくって
    やっちゃうぞぉ,,,
    しらんけど :D
    詳細の続報は
    #ALGYAN にて︕
    本⽇は9⽉31⽇!!
    それではハンズオンを
    楽しみましょう︕
    https://docs.google.com/document/d/
    14tb6riEkbYYiEMxBEIIdI4j2KYm1JenvI
    23AvOBuCHU/edit?usp=sharing
    

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