代表的な構成例
センサー›認識›判断・計画›制御›ロボット
ROBOTICS LEARNING GUIDE
遊んで、理解して、 実機へつなげる。
Robot System Questのゲームとレッスンを入口に、ROS 2の通信、制御、認識、 ナビゲーションを段階的に理解するためのガイドです。
ブラウザ上でROS 2のデータフローを再現する概念シミュレーションです。ROS 2やDDS自体は実行していません。
01
WHAT YOU WILL LEARN
ロボットシステムについて
ロボットシステムは、機構・電源・通信・安全・学習など、多様な要素で成り立ちます。この教材では、その働きを理解するために、認識・判断／計画・制御という多様な視点から学びます。これらは固定された順序ではなく、互いに関わりながら実世界の変化に応答します。
SYSTEM ARCHITECTURE / EXAMPLES
ロボットシステムには様々な種類があります
ロボットシステムは、機能ごとに分けたモジュールを組み合わせて構成されます。近年は、その一部または複数の役割にVLAなどの学習モデルを用いる構成も広がっています。
VLAを用いた構成例
画像・言語・ロボット状態›VLAポリシー›ロボット行動
二つは排他的な分類ではなく、VLAをモジュール型システムの一部として組み込む構成もあります。VLAを用いる場合も低レベル制御や安全機構は必要です。World Modelは構成によって併用されますが、VLAの必須要素ではありません。
PERCEPTION
周囲と自分を認識する
カメラやLiDARなどのセンサーから、環境とロボット自身の状態を推定します。
画像・距離・自己位置
DECISION & PLANNING
目標に向けて計画・決断する
現在の状況と目標を基に、行動、経路、作業の進め方を決めます。
目標・経路・タスク
CONTROL
狙った動きを実現する：適応的に制御する
目標値と現在値を比較し、車輪や関節が安定して動くように指令を調整します。
速度・関節・フィードバック
PHYSICAL ROBOT / REAL WORLD
多様な機能とハードウェアが連携し、実世界の変化に応答し続ける
01
COMMUNICATION
通信をつなぐ
ノード同士がデータや要求を交換する、ROS 2の基本構造を組み立てます。
できるようになること
Topic・Service・Actionの概要と使い分けを理解できる
Pub/SubServiceAction
02
CONTROL
動きを制御する
目標値と現在値から指令を作り、ロボットを安定して動かします。
できるようになること
Feedforward・Feedback・Parameterの概要と役割を理解できる
FeedforwardFeedbackParameter
03
PERCEPTION
周囲の世界を見る
LiDARとカメラのデータを処理し、ロボットが利用できる情報に変換します。
できるようになること
LiDAR・画像処理・物体検出の概要を理解できる
LiDARImageObject Detection
04
LOCALIZATION & MAP
位置と地図を理解する
座標変換、地図作成、確率的な自己位置推定をひとつの流れで学びます。
できるようになること
TF・SLAM・AMCLの概要と役割を理解できる
TFSLAMAMCL
05
AUTONOMY & NAVIGATION
自分で考えて移動する
Goalを基に経路を作り、障害物を避けながら目的地まで走る仕組みを理解します。
できるようになること
Nav2・Path・Behavior Treeの概要を理解できる
Nav2PathBehavior Tree
06
MANIPULATION
アームで作業する
関節角、手先位置、把持動作をつなぎ、物をつかんで運ぶ作業を完成させます。
できるようになること
JointState・IK・Pick & Placeの概要と流れを理解できる
JointStateIKPick & Place
34体験できるステージ
ROS 2分野をつなぐ学習
1つながったロボットシステム
SIMULATION → ROS 2 CONCEPT → REAL ROBOT
02
HOW TO LEARN
3つのステップで学ぶ
シミュレーションで得た直感を、ROS 2の概念と実機での実践につなげます。
Gamesで体験
まずはロボットを動かし、センサーや通信がゲーム中でどう働くかを体感します。
Gamesを見る →Lessonsで理解
Topic、Service、TF、制御などを操作しながら、システムの仕組みを分解します。
Lessonsを見る →実機で実践
講義資料と実機を使い、同じROS 2の概念を実際のロボットシステムで確かめます。
実機学習を見る →
03
GAMES / EXPERIENCE
動かして気づく
ミッションを攻略しながら、ROS 2がロボットを動かす感覚をつかみます。
01ロボットを操作する移動・追跡・探索・対戦
→
02画面の変化を観察するセンサー・Topic・状態
→
03ROS 2の仕組みに気づく体験から概念へ
04
LESSONS / UNDERSTAND
仕組みを組み立てる
基礎から制御・認識・ナビゲーションまで、ステップごとに理解を深めます。
01仕組みを組み立てるNode・Topic・Message
→
02値を操作・調整するParameter・Goal・制御
→
03動く理由を説明できる概念からシステムへ
NEXT STEP / REAL ROBOT
次は実機で学ぶ
シミュレーションで学んだROS 2の概念を、カチャカの実機と開発環境で試してみましょう。 開発環境、ROS 2基礎、制御、センサー、ナビゲーション、画像処理までを扱います。
- 01 実機の開発環境とROS 2基礎
- 02 フィードフォワード・フィードバック制御
- 03 センサー・Nav2・画像認識