超速解説 ROS

単なる“ロボット用OS”ではない「ROS（Robot Operating System）」の概要と新世代の「ROS 2.0」（2/3 ページ）

分散制御に長じた制御の必要性

　ロボットの制御には分散制御方式が適していると説明したが、問題は既存のRTOSや組み込みLinuxが、必ずしもこうした分散制御方式をうまく扱えないことだ。従来モデルをそのまま利用すると、分散したプロセッサ間はネットワーク経由での接続となりオーバーヘッドも大きい。同期を取るメカニズムも十分とはいえない。

　既存の枠組みで言えば、むしろHPC（ハイパフォーマンスコンピューティング）向けの複数ノード／並列コンピューティング実装手段であるMPI（Message Passing Interface）の方が求めている機能に近い。しかし、こちらはもともとがHPC向けということもあり、そのままロボット制御に使うにはやはり無理がある。こうした背景もあって、ロボット向けOSが生まれてきた。

　国内だと、電子技術総合研究所（現在の産総研）で1998年から開発が始まった「ART-Linux」であろう。2013年3月末で産総研における開発と保守は終了しているが、現在もオープンソースの形で公開されており、誰でもこれを入手してシステムを構築できる。

　最近ではPepperに搭載された仏アルデバランの「NAOqi」も有名である。あるいは冒頭に出てきたクラタスに採用されている「V-Sido OS」。こちらはアスラテックより提供されるが、そもそもV-Sido OSの開発者である吉崎航氏がクラタス開発者の1人であり、V-Sido OSなしにはクラタスは構築できなかった。

　産業向けとしては、日本ロボット工業会が2002年に提唱した「ORiN」（Open Robot/Resource interface for the Network）が、その後はORiN協議会によってメンテナンスされている。OSではないが「RT-middleware」（Robot Technology middleware）と呼ばれるロボット制御用のミドルウェア用の規格も提唱され、これはOMGにより標準規格化もなされた。

　RT-middlewareは産総研による「OpenRTM-aist」の他、NET Framework上で動作する「OpenRTM.NET」やAndroidに対応した「RTM on Android」など各種プラットフォーム向けに移植されている。

　こうした動きは日本だけはない。「YARP」（Yet Another Robot Platform）や「The Orocos Project」などはOSというよりミドルウェアだが、ロボット制御に必要なものがまとまったライブラリ群＋αである。また、Arduinoでロボット制御を行う「ROBOTC」といったものまである。ただ、そうした中で一番有名なのが、冒頭に紹介したROSである。

現在も進化するROS

　ROSはもともと、SAIL（Stanford Artificial Intelligence Laboratory：スタンフォード人工知能研究所）が「STAIR」（STanford AI Robot）というロボットを開発するために開発したものである。

　このSTAIRの開発にはWillow Garageという会社が協力しており、ROSの開発は同社が主体となっていた。その後、Willow Garageは2012年にOSRF（Open Source Robotics Foundation）を設立してROSの管理を移管。以後はこのOSRFがオープンソースでROSの開発とメンテナンスを行っている。

　このROSそのものは基本的にUbuntuの上で動作する。対応するハードウェアは非常に多く（一覧はこちらを見てもらうのが早い）、加えて自分で作成したロボットをROSで制御する、というケースも多い。そして、ROSの特徴の1つはソフトウェアライブラリの多さである。一覧はこちらから見ることができるが、現時点での推奨リリースであるKinetic Kameに対応したものだけでこれだけある。

　ROSそのものも順次更新されており、2010年1月に初公開されたROS 1.0以降、Box Turtle、C Turtle、Diamondback……とアップデートされている。執筆時点での最新は2017年5月にリリースされたLunar Loggerheadであるが、その前のKinetic Kameが安定しており、2021年までのサポート（Lunar Loggerheadは2018年まで）があることから、現在はKinetic Kameの利用が推奨されている。

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