ROS/ROS 2ネットワーク設定

ROS/ROS 2ネットワーク設定#

このページでは，ROS 1とROS 2におけるネットワーク設定の方法について説明する．

ROS 2ネットワーク設定#

⚠️ 重要: ネットワーク設定#

演習中や同一ネットワークで複数人がROS 2を起動すると，通信が相互に干渉してしまう．

必ず以下の環境変数を設定すること:

$ export ROS_AUTOMATIC_DISCOVERY_RANGE=LOCALHOST

bashrcに追加して永続化する場合:

$ echo 'export ROS_AUTOMATIC_DISCOVERY_RANGE=LOCALHOST' >> ~/.bashrc
$ source ~/.bashrc

この設定により，ROS 2の通信がローカルホストのみに制限され，他の受講者との通信干渉を防ぐことができる．

注意: ROS 2 Jazzy以前ではROS_LOCALHOST_ONLY=1が使用されていたが，Jazzyで非推奨となり削除された．代わりにROS_AUTOMATIC_DISCOVERY_RANGE=LOCALHOSTを使用すること．詳細はImproved Dynamic Discoveryを参照．

設定の確認#

環境変数が正しく設定されているか確認する:

$ echo $ROS_AUTOMATIC_DISCOVERY_RANGE

LOCALHOSTと表示されれば設定完了である．

複数PCで通信したい場合（ROS 2）#

複数のPC間でROS 2通信を行いたい場合は，以下のいずれかの設定を使用する:

サブネット内での通信:

$ export ROS_AUTOMATIC_DISCOVERY_RANGE=SUBNET

ローカルネットワーク全体での通信:

$ export ROS_AUTOMATIC_DISCOVERY_RANGE=SYSTEM_DEFAULT

ただし，演習環境では基本的にLOCALHOSTを使用すること．

ROS_DOMAIN_IDを使った通信の分離#

ROS 2ではROS_DOMAIN_ID環境変数を使用して，異なるドメイン間で通信を分離することができる．同じROS_DOMAIN_IDを持つノード同士のみが通信可能であり，異なるドメインIDのノードは互いに通信できない．

ROS_DOMAIN_IDの特徴#

  • デフォルト値：0

  • 設定可能範囲：0〜101（または0〜232，DDS実装による）

  • 用途：複数のロボットシステムやユーザーが同一ネットワーク上で独立して動作する場合に使用

実機のROS_DOMAIN_IDの確認#

本演習で使用するJedyロボットには，あらかじめ固有のROS_DOMAIN_IDが設定されている．このIDはロボット背面のAtom S3ディスプレイに表示されている．

実機と通信するには，自分のPCでも同じROS_DOMAIN_IDを設定する必要がある．

ROS_DOMAIN_IDの設定方法#

一時的な設定（現在のターミナルのみ）:

$ export ROS_DOMAIN_ID=<Atom S3に表示されているID>

例えば，Atom S3に42と表示されている場合：

$ export ROS_DOMAIN_ID=42

bashrcに追加して永続化する場合:

$ echo 'export ROS_DOMAIN_ID=42' >> ~/.bashrc
$ source ~/.bashrc

設定の確認#

環境変数が正しく設定されているか確認する：

$ echo $ROS_DOMAIN_ID

Atom S3に表示されているIDと同じ値が表示されれば設定完了である．

注意事項#

  • 演習開始時の確認：演習を開始する際は，必ずAtom S3でIDを確認し，自分のPCに設定すること

  • ロボット切り替え時：別のJedyロボットを使用する場合は，新しいロボットのROS_DOMAIN_IDを再設定する必要がある

  • ROS_AUTOMATIC_DISCOVERY_RANGEとの併用：ROS_DOMAIN_IDを設定しても，ROS_AUTOMATIC_DISCOVERY_RANGEの設定は維持すること．演習環境ではROS_AUTOMATIC_DISCOVERY_RANGE=LOCALHOSTとROS_DOMAIN_IDの両方を設定する

トラブルシューティング#

ROS 2のトピックが見えない場合の一般的な確認項目を以下に示す．

基本的な確認項目#

  1. ROS_DOMAIN_IDが実機と一致しているか確認：

    $ echo $ROS_DOMAIN_ID

  2. ネットワーク接続を確認：

    $ ping <ロボットPCのIPアドレス>

  3. ROS_AUTOMATIC_DISCOVERY_RANGEを確認：

    $ echo $ROS_AUTOMATIC_DISCOVERY_RANGE

  4. ROS 2デーモンの再起動：

    ROS 2のデーモンが古い情報を保持している可能性がある．一度デーモンを停止させてみる．

    $ ros2 daemon stop
$ ros2 daemon start

    その後，ros2 topic listなどを実行して確認する．

詳細なトラブルシューティング#

ROS_DOMAIN_IDとサブネットが同じでもトピックが見えない場合，以下の原因が考えられる．ROS 2はDDS（Data Distribution Service）というミドルウェアで通信しており，ネットワーク設定以外にもDDSレベルでの設定が影響する．

1. DDSミドルウェアの実装が異なる#

ROS 2は複数のDDS実装（Fast DDS，Cyclone DDSなど）を利用できる．通信するノード同士で，使用しているDDS実装が異なる（または互換性がない）と通信できない．

確認方法：

両方のマシン（またはターミナル）で，環境変数RMW_IMPLEMENTATIONを確認する．

$ echo $RMW_IMPLEMENTATION

対策：

両方で同じ実装（例：rmw_fastrtps_cppやrmw_cyclonedds_cpp）に設定するか，環境変数を未設定（デフォルトのFast DDSが使われる）にする．

2. ファイアウォールによるブロック#

DDSは通信の検出（Discovery）やデータ交換にUDPポート（場合によってはTCPも）を使用する．OSのファイアウォールがこれらのパケットをブロックしている可能性がある．

確認方法：

一時的に両方のマシンのファイアウォールを無効にして，トピックが見えるようになるか試す．

$ sudo ufw disable

対策：

もしファイアウォールが原因なら，DDSが使用するポート（特定のポート範囲またはプロセス）を許可するルールを追加する．

3. 使用するネットワークインターフェースの不一致#

マシンに複数のネットワークインターフェース（Wi-Fi，有線LAN，VPN，Dockerの仮想ブリッジなど）があると，DDSが意図しないインターフェース（例：サブネットが異なるインターフェース）を使おうとすることがある．

確認方法：

ifconfigやip aコマンドで，意図したサブネットのIPアドレスが割り当てられているインターフェース名を確認する．

$ ip a

対策：

DDSの設定ファイル（例：Fast DDSならDEFAULT_FASTRTPS_PROFILES.xml，Cyclone DDSならcyclonedds.xml）で，使用するネットワークインターフェースを明示的に指定する．

4. DDSのXML設定ファイル#

特定のDDS設定（FASTRTPS_DEFAULT_PROFILES_FILEなどで読み込むXML）が，通信の検出範囲を制限している（例：localhostのみに設定されている）場合がある．

確認方法：

環境変数FASTRTPS_DEFAULT_PROFILES_FILEやCYCLONEDDS_URIが設定されているか確認する．

$ echo $FASTRTPS_DEFAULT_PROFILES_FILE
$ echo $CYCLONEDDS_URI

対策：

設定ファイルの内容を確認し，必要に応じて修正または環境変数を解除する．

切り分けのためのステップ#

まずは以下の基本的な点を確認する：

  1. pingが通るか？

    お互いのIPアドレスに対してpingを実行し，基本的なネットワーク疎通があることを確認する．

    $ ping <相手のIPアドレス>

  2. ROS_DOMAIN_IDの値を再確認

    echo $ROS_DOMAIN_IDを実行し，両方で全く同じ値（数字）が設定されているか，あるいは両方とも未設定（デフォルトの0が使われる）になっているかを確認する．

    $ echo $ROS_DOMAIN_ID

  3. ROS 2デーモンの再起動

    上記「基本的な確認項目」の4を参照．

ROS 1ネットワーク設定#

ROS 1では，複数のPC間で通信を行うために以下の環境変数を設定する必要がある．

基本的な環境変数#

ROS_MASTER_URI#

ROSマスターが動作しているPCのアドレスとポート番号を指定する．

$ export ROS_MASTER_URI=http://192.168.1.100:11311

  • デフォルトはhttp://localhost:11311

  • 同一PC内でのみ通信する場合はデフォルトのまま

ROS_IP#

自分のPCのIPアドレスを指定する．

$ export ROS_IP=192.168.1.101

ROS_HOSTNAME#

自分のPCのホスト名を指定する（ROS_IPの代わりに使用可能）．

$ export ROS_HOSTNAME=my-robot

注意: ROS_IPとROS_HOSTNAMEは同時に設定しないこと．どちらか一方のみを使用する．

設定例#

マスターPC（192.168.1.100）の場合:

$ export ROS_MASTER_URI=http://192.168.1.100:11311
$ export ROS_IP=192.168.1.100

クライアントPC（192.168.1.101）の場合:

$ export ROS_MASTER_URI=http://192.168.1.100:11311
$ export ROS_IP=192.168.1.101

bashrcへの追加#

永続化する場合は，~/.bashrcに追加する:

$ echo 'export ROS_MASTER_URI=http://192.168.1.100:11311' >> ~/.bashrc
$ echo 'export ROS_IP=192.168.1.101' >> ~/.bashrc
$ source ~/.bashrc

IPアドレスの確認方法#

自分のPCのIPアドレスを確認するには以下のコマンドを使用する:

$ hostname -I

または

$ ip addr show

トラブルシューティング#

ノードが見えない場合#

  1. ネットワーク接続の確認:

$ ping 192.168.1.100

  1. 環境変数の確認:

$ echo $ROS_MASTER_URI
$ echo $ROS_IP

  1. ファイアウォールの確認:

ファイアウォールがROSの通信をブロックしている可能性がある．一時的に無効化して確認する:

$ sudo ufw disable

  1. マスターへの接続確認:

$ rosnode list

マスターに接続できていれば，ノード一覧が表示される．

  1. rossetipコマンドが見つからない場合:

もしrossetipコマンドが見つからない場合は，以下のコマンドでros-one-jsk-toolsをインストールし作業環境を再設定する．

$ sudo apt install ros-one-jsk-tools
$ source ~/ros_ws/devel/setup.bash

これによりrossetipコマンドが使用可能となるため，再度rossetipとrossetmasterを実行した上でrostopic listで通信が行われるかを確認する．

rostopic listをしても期待するトピックが見つからない場合は，ネットワークがJedyと同じネットワークに接続されているかを確認し，IPアドレスの打ち間違いなどがないかを確認する．

注意: rossetipの詳細については，複数PCの接続設定を参照のこと．

参考資料#

詳細は公式ドキュメントを参照:

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