ROS2でのセンサー実装｜自律ロボット開発における基本と応用

スマートファクトリー化が進む中、自律搬送ロボット（AMR）や協調ロボットの導入が加速しています。
これらの開発に欠かせないのが、オープンソースのロボティクスフレームワーク「ROS2（Robot Operating System 2）」です。ROS2は、リアルタイム通信・分散処理・セキュリティ強化などの面でROS1を進化させ、産業用途にも対応可能な基盤として注目されています。

ROS2では、センサーやアクチュエーターを「ノード」として実装し、トピック・サービス・アクションを通じて通信します。基本的な開発ステップは以下の通りです
　1.開発環境の構築：Ubuntu + ROS2 Humble（または最新バージョン）
　2.パッケージ作成：ros2 pkg create コマンドで構造定義
　3.ノード実装：PythonまたはC++でセンサー制御ロジックを記述
　4.トピック通信：センサー値を定期的に配信（例：LiDARの距離データ）
　5.シミュレーションとデバッグ：RvizやGazeboで動作確認
　6.実機テスト：ROS2ノードをセンサーに接続し、リアルタイム動作を確認

　•ラッパー設計：センサーのAPIをROS2ノードで包み、トピックに変換
　•メッセージ型の選定：sensor_msgs/LaserScan や geometry_msgs/Quaternion など用途に応じた型を使用
　•周期制御：rospy.Rate() で配信周期を設定（例：10Hz）
　•エラー処理と再接続：センサーの接続断に備えた例外処理を実装

　•AMR（自律搬送ロボット）：LiDARによる環境認識とROS2による経路制御
　•設備保全：センサーからのリアルタイムデータをROS2で収集し、異常検知に活用
　•インダストリー4.0連携：ROS2ノードからクラウドへデータ送信し、AI分析に活用

北陽電機では、ROS2対応の製品を提供しています。特に以下のような製品は、ROS2ノードが公式として提供されており、開発効率を大幅に向上させます。

・YVT-35LXシリーズ
3次元測域センサ（3D　LiDAR）距離35m(最大)、水平210°、垂直40°の範囲を３次元計測するレーザスキャナ。

独自の走査方法により縦方向の抜けが少なく、2590点（最大518000点）の豊富な点群データを出力。IMUやPPS入力など便利な機能も搭載。ロボットやAGV（無人搬送台車）の環境認識（SLAM）用途に。ROS対応。


・UST-30LCシリーズ
距離30m、270°の範囲を計測する屋外用レーザスキャナ(2DLiDAR)。

エリア設定タイプとデータ出力タイプを切替可能。マルチエコー対応で雨、霧などの分離又はフィルタが可能、屋外での環境認識（SLAM）、各種屋外計測、障害物検知がこれ一台で。ROS対応。

北陽電機製品のROS2公式ノードについては下記記事をご覧ください

北陽電機のROS2ノードが対応しているのは以下のバージョンの組み合わせです。
・ Ubuntu 20.04 + ROS2 Foxy
・ Ubuntu 20.04 + ROS2 Galactic
・ Ubuntu 22.04 + ROS2 Humble

ROSではセンサの種類によってメッセージの形がおおよそ決まっています。

2D LiDAR -> sensor_msgs/LaserScan
3D LiDAR -> sensor_msgs/PointCloud2
IMU -> sensor_msgs/Imu

北陽電機のROS2ノードもこれらの型に対応していますので、 ROSの他のノード（物体検出・SLAMなど）との連携や、 点群データの表示がやりやすくなっています。

ROS2は、製造業の自動化・安全制御・データ活用を支える強力な開発基盤です。北陽電機のROS2対応製品を活用することで、センサー実装から制御統合までをスムーズに進めることができます。

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