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    ROS2 HumbleでSubscriberノードの構築と通信方法を解説

    Python
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    この記事は、Raspberry Pi 4にインストールしたROS2 HumbleでSubscriberノードを作成し、Publisherノードとの通信に成功するまでの全ての手順を、準備から実行までを解説します。

    実際に発生した問題と解決方法も追加しているため、同じようなエラーに直面しても安心して進められる内容になっています。

    目次

    環境

    ハードウェア：
    Publisherノード→x86PC(Intel NUC)
    Subscriberノード→Raspberry Pi 4
    OS：Ubuntu22.04LTS

    準備：Publisherノードの作成

    まずPC側のPublisherノードの作成を行います。手順は以下の記事で解説していますので、あらかじめ済ませておいてください。

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    Subscriberノード：ワークスペースの作成

    ROS2のプロジェクト開発では、専用のワークスペースを作成してその中にパッケージを配置して管理する方法が一般的です。

    環境設定の読み込み

    ROS2環境を有効にするために、以下のコマンドを実行します。 

    source /opt/ros/humble/setup.bash

    このコマンドにより、ROS2に関する各種設定や実行パスが適用されます。以降、ROS2コマンドが正しく動作するようになります。

    ワークスペースの作成

    開発用のディレクトリ「ros2_ws」を作成します。以下のコマンドを実行します。 

    mkdir -p ~/ros2_ws/src
    • mkdir -p は、ディレクトリの親フォルダ（ros2_ws）と子フォルダ（src）をまとめて作成するコマンドです。
    • ~ はホームディレクトリを表しています。Raspberry Piのデフォルトユーザーの場合は/home/pi/が~に対応します。

    srcフォルダ内に移動するため、以下を実行します。 

    cd ~/ros2_ws/src

    Subscriberノード：パッケージの作成

    ROS2のノードを作成するためには「パッケージ」が必要です。パッケージはPythonやC++のノードを含むフォルダ構造で、ライブラリの依存関係などを定義します。

    パッケージ作成コマンド

    以下のコマンドでPythonタイプのパッケージを作成します。

    ros2 pkg create --build-type ament_python py_pubsub
    • --build-type ament_python は、Pythonパッケージとして作成することを意味します。
    • py_pubsub はパッケージ名です。自由に名前を変更しても構いません。

    ディレクトリ確認

    作成後に以下のコマンドで中身を確認しましょう。

    ls

    作成されたパッケージは以下のようなディレクトリ構成になっています。

    py_pubsub/
├── package.xml
├── py_pubsub
│   ├── __init__.py
│   └── ...
└── setup.py

    この時点でパッケージが正しく作成されていれば、次に進む準備が完了です。

    Subscriberノード：ノードの作成

    ここからは実際にSubscriberノードをPythonで実装する方法について解説します。

    Pythonコードファイルの作成

    cd ~/ros2_ws/src/py_pubsub/py_pubsub touch subscriber_member_function.py

    touch コマンドで空のsubscriber_member_function.pyを作成します。

    Pythonコードの記述

    ファイルに以下のコードを記述します：

    import rclpy
from rclpy.node import Node
from std_msgs.msg import String

class MinimalSubscriber(Node):
    def __init__(self):
        super().__init__('minimal_subscriber')
        self.subscription = self.create_subscription(
            String,
            'topic',
            self.listener_callback,
            10
        )
        self.subscription

    def listener_callback(self, msg):
        self.get_logger().info(f'I heard: "{msg.data}"')

def main(args=None):
    rclpy.init(args=args)
    minimal_subscriber = MinimalSubscriber()
    rclpy.spin(minimal_subscriber)
    minimal_subscriber.destroy_node()
    rclpy.shutdown()

if __name__ == '__main__':
    main()

    Subscriberノード：setup.pyの設定

    ソースコードを作成したら、続いてsetup.pyの内容を編集します。

    setup.pyの修正

    entry_points に次の行を追加します：

    entry_points={
    'console_scripts': [
        'listener = py_pubsub.subscriber_member_function:main',
    ],
},
    • listener は実行時のコマンド名です。
    • py_pubsub.subscriber_member_function:main はPythonパッケージ内の実行対象を指定しています。

    Subscriberノード：依存関係の確認と解決方法

    依存関係の確認方法を解説します。

    依存関係のチェックとインストール

    sudo rosdep init  # 初期化 (初回のみ)
rosdep update  # 依存関係のデータベースを更新
rosdep install -i --from-path src --rosdistro humble -y  # 必要な依存パッケージを自動インストール
    • rosdep init: rosdep（依存関係管理ツール）の初期化を行います。初回のみ必要です。
    • rosdep update: ROSの依存情報を最新に更新します。
    • rosdep install: srcフォルダ内の全パッケージを対象に、必要なパッケージを自動インストールします。
    • --rosdistro humble: ROS2のディストリビューション（今回はhumble）を指定しています。

    依存関係のエラー

    以下のようにエラーが出る場合があります。

    reading in sources list data from /etc/ros/rosdep/sources.list.d
ERROR: unable to process source [file:///usr/share/python3-rosdep2/debian.yaml]:
        <urlopen error [Errno 2] No such file or directory: '/usr/share/python3-rosdep2/debian.yaml'> (file:///usr/share/python3-rosdep2/debian.yaml)
Hit https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/rosdep/osx-homebrew.yaml
Hit https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/rosdep/base.yaml
Hit https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/rosdep/python.yaml
Hit https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/rosdep/ruby.yaml
Hit https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/releases/fuerte.yaml
Query rosdistro index https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/index-v4.yaml
Skip end-of-life distro "ardent"
Skip end-of-life distro "bouncy"
Skip end-of-life distro "crystal"
Skip end-of-life distro "dashing"
Skip end-of-life distro "eloquent"
Skip end-of-life distro "foxy"
Skip end-of-life distro "galactic"
Skip end-of-life distro "groovy"
Add distro "humble"
Skip end-of-life distro "hydro"
Skip end-of-life distro "indigo"
Skip end-of-life distro "iron"
Skip end-of-life distro "jade"
Add distro "jazzy"
Skip end-of-life distro "kinetic"
Skip end-of-life distro "lunar"
Skip end-of-life distro "melodic"
Add distro "noetic"
Add distro "rolling"
updated cache in /home/pi/.ros/rosdep/sources.cache
ERROR: Not all sources were able to be updated.
[[[
ERROR: unable to process source [file:///usr/share/python3-rosdep2/debian.yaml]:
        <urlopen error [Errno 2] No such file or directory: '/usr/share/python3-rosdep2/debian.yaml'> (file:///usr/share/python3-rosdep2/debian.yaml)
]]]

    以下の方法を試してみてください。

    1. キャッシュ削除: sudo rm -rf /home/pi/.ros/rosdep/sources.cache
    2. rosdepの更新: rosdep update
    3. rosdep2の再インストール: sudo apt update sudo apt install --reinstall python3-rosdep2

    Subscriberノードのビルドとノード実行

    Subscriberノードのビルド

    依存関係のインストール: 

    rosdep install -i --from-path src --rosdistro humble -y

    パッケージのビルド: 

    colcon build --packages-select py_pubsub

    環境設定の反映: 

    source install/setup.bash

    Subscriberノードの実行

    Subscriberノードの起動: 

    ros2 run py_pubsub listener

    Publisherノードの実行 (talker)

    PC側でマシンで以下を実行します： 

    ros2 run py_pubsub talker

    おわりに

    これでROS2のPublisherノードとSubscriberノードが通信し、ログに「I heard: Hello World: X」が表示されたら成功です。これをもとに、独自のメッセージを作成するシステムや、サービス通信・アクション通信に挑戦してみてください！

    お読みいただきありがとうございました！疑問や質問があれば気軽にコメントしてください。プロジェクトを楽しんでください！

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