ROS 2 実践コース｜#F1 班で設計して、ひとりずつ作る（総合制作の前半）

延長コース F は総合制作です。受けたコースで作ったノードを組み合わせて、班で 1 つの振る舞いを作ります。

たとえば「前に物が近づいたら止まり、空いている向きへ向き直してから進む」（/scan を使う）、「体が大きく傾いたら止まって、そのことを知らせる」（/imu で始まるトピックを使う）といったものです。どれも、1 人では 2 週では作れません。分担して作り、あとでつなぎます。

いまのロボットが出しているのは、/scan・/imu で始まるトピック・/joint_states などです。カメラの画像や /odom はまだ出していません。カメラ（コース C）や Nav2（コース E）を使いたい班は、受けたコースの範囲で、記録データやシミュレーションの中で作ります。

この記事の位置

この記事は延長コース Fの 2 回分（F1・F2）です。授業で受ける人は、記録を実習レポート（Word）の「回 F1」「回 F2」のシートに分けて書きます。スクリーンショットは、シートの中の「画面：」の欄（実験の表のすぐ下）に貼ります。延長コースのレポートは、コア（第 1〜12 回）とは別の 1 本にします。ファイルは Google Classroom で配られ、コースの最後に Google Classroom で 1 回だけ出します。期限は最後の実習から 1 週間後の 23:59 です。ひとりで学ぶ人も、予想と結果を同じ形でノートに残しておくと、あとで見返せます。

回 F1　班で設計する

班の設計シート（1 枚にまとめる）

  つくる振る舞い：
  ノードの図：誰が何を出し、誰が受けるか（矢印つき）
  トピックの表：名前 / 型 / 周期 / 単位 / 見つからないときの値
  止める条件：何がどうなったら止めるか。どの層で止めるか
  試験計画：段階 1（記録データ）/ 段階 2（机の上）/ 段階 3（床）で、それぞれ何を確かめるか
  担当：誰がどのノードを作るか

F1-1　ノードの図を描く

ここでは、班で作る振る舞いを、知覚・判断・行動のノードに分けて図にします。

まず、誰が何を出し、誰が受けるかを図にします。知覚・判断・行動に分けるのは、コアの #12 でやったとおりです。この形にしておくと、分担しやすくなります。

F1-2　トピックの表を埋める

ここでは、ノードとノードのあいだを流れるトピックを 1 本ずつ表にします。

名前・型・周期・単位、そして見つからないときの値まで決めます。ここが、この 2 週でいちばん大事なところです。ここが決まっていれば、中身は別々に作っても必ずつながります。決まっていなければ、つなぐ日に必ず食い違いが出ます。

表は次の形にします。1 行目は、知覚のノードが前方の距離を出す場合の書き方の例です。名前（/front_distance）は例なので、自分たちで決めた名前に置き換えます。

延長コース A を受けた人は、自作のメッセージ型を使ってもかまいません。ただし、班の全員が ros2 interface show でその型を見られる状態にしておきます。

F1-3　止める条件と、試験計画を書く

ここでは、止める条件と、段階 1〜3 の試験計画を書きます。

止める条件は、どの層で止めるかまで書きます。自分たちのノードで止めるのか、安全層に任せるのか。延長コース D を受けた人は、回 D3 で見た層の図がそのまま使えます。

試験計画は、段階 1（記録データ）・段階 2（机の上）・段階 3（床）で、それぞれ何が見えたら合格とするかを先に書きます。あとから「なんとなく動いた」で済ませないためです。

F1-4　担当を決める

ここでは、誰がどのノードを作るかを決めます。

1 人 1 ノードを基本にします。作る量が違っても、そろえようとしなくてかまいません。作るものが小さい人は、つなぐ日の検証を多めに受け持ちます。

この回で撮っておく画面

動画は撮りません。そのかわり、下の画面を撮って残します。授業で受ける人は、実習レポートの「回 F1」の、それぞれの「画面：」の欄に貼ります。ひとりで学ぶ人も、同じ画面を残しておくと、あとで値を見直せます。最初の 1 枚は、実習を始める前に端末で TZ=Asia/Tokyo date と打ち、日付と時刻が出た画面です。授業の日に実習したことの記録になります。講義用の環境の時計は世界標準時（UTC）なので、TZ=Asia/Tokyo を付けて日本時間で出します。

• TZ=Asia/Tokyo date（回の頭）
• ノードの図（写真）（実験 F1-1 の欄）
• トピックの表（写真）（実験 F1-2 の欄）
• 止める条件と層の図（写真）（実験 F1-3 の欄）
• 試験計画（写真）（実験 F1-3 の欄）
• 担当の表（写真）（実験 F1-4 の欄）

本質の問い（回 F1）

• 別々の人が作ったノードが、つないだときに必ずつながるようにするには、何を先に決めておく必要があるか。自分の班の設計で説明しなさい。

回 F2　各自が担当のノードを作る

この回は、各自が担当のノードを作り、記録データだけで単体の検証をします。

1. F2-1　自分のノードを、設計シートどおりに作ります（AI に書かせてかまいません）。
2. F2-2　記録データだけで単体の検証をします。入力を記録から与え、出力を ros2 topic echo で見ます。
3. F2-3　設計シートの表と、ros2 topic info -v の結果を並べて確かめます。
4. F2-4　入力が来ないとき・おかしな値のときに、何を出すかを確かめます。

# 自分のノードだけを、記録データで動かす
ros2 bag play room_scan --loop
ros2 topic echo /（自分が出すトピック）

# 設計シートどおりかを確かめる
ros2 node info /（自分のノード）
ros2 topic info -v /（自分が出すトピック）

この時点でロボットには出しません。班の全員がそろっていなくても、記録データがあれば自分のところは進められます。コアの #10 でやったことが、ここで効いてきます。

最後の行が大事です。つないだときに相手が動かなくても、自分のノードは危なくない側に倒れるか。全員がこれを確かめてあれば、つなぐ日の事故が減ります。

見本を見る（自分のノードで確かめてから開く）

この回で撮っておく画面

動画は撮りません。そのかわり、下の画面を撮って残します。授業で受ける人は、実習レポートの「回 F2」の、それぞれの「画面：」の欄に貼ります。ひとりで学ぶ人も、同じ画面を残しておくと、あとで値を見直せます。最初の 1 枚は、実習を始める前に端末で TZ=Asia/Tokyo date と打ち、日付と時刻が出た画面です。授業の日に実習したことの記録になります。講義用の環境の時計は世界標準時（UTC）なので、TZ=Asia/Tokyo を付けて日本時間で出します。

• TZ=Asia/Tokyo date（回の頭）
• 自分のノードの ros2 node info（実験 F2-1 の欄）
• 記録を流したときの ros2 topic echo（実験 F2-2 の欄）
• ros2 topic info -v と設計シートの比較（実験 F2-3 の欄）
• 入力が来ないときの出力（実験 F2-4 の欄）
• 範囲外の値を入れたときの出力（実験 F2-4 の欄）

つまずきやすい点

まとめ

次の #F2 では、つないで、机の上で確かめて、最後に床で動かして発表します。