Robot Operating System(ROS) とは， ROS.org が開発する，ロボットソフトウェアのフレームワークです． 詳しい説明は ROS wiki で確認できます．

具体例として，以下のセンサーから取得した値をもとにControllerでモーターの回転速度を決め，モーターに出力を与えるプログラムを考えます．

普通のプログラムでこれを実現しようとすると，センサから値を読み取るプログラム(Sensor A, B)から得られた値を何らかの方法でControllerに渡します． Controllerは得られたセンサ値からモーターの制御量を計算し，Motorに制御量を渡し，Motorでモーターを制御する，という流れです． ここで問題になるのが，値を渡す方法です．これを統一しないと，Controllerと別のプログラム(Controller 2)を入れ替えようとしたとき，値を渡す経路をいちいち書き換えなくてはなりません．

そこを解決してくれるのがROSです．

上のプログラムのうち，センサからControllerまでをROSで実装すると，このようになります．

用語を説明します．

Node : ROSでは機能を持つプログラムをNodeと言います．

Message : データはメッセージという形で送受信します． メッセージにはint32やfloat32，stringなど複数のデータ型

Topic : メッセージを受け取り，内容を知ることができる掲示板のようなものです． このTopicに対してメッセージを送ることをPublishといい，このTopicの内容を受信することをSubscribeといいます． Topicでやり取りされるメッセージの型は指定します．

こうすることで，各ノードは，相手を気にせずにメッセージをPublish/Subscribeできます．

Controllerからモーターを動かすまでの流れは次のようになります．

ノードControllerはトピック/sensorsをSubscribeし，トピック/motorに対しPublishする，という構造になっています． 異なるノードController2と入れ替えたい場合，同じトピックに対しPublish/Subscribeするノードを作成し，立ち上げるノードをControllerからController2に変更するだけで実現できます．

こちらのサイトを参考にインストールしました． 最後に.bashrcなどにsource /opt/ros/melodic/setup.bashなどと書いておくと便利です．

ROS wiki の Tutorials に従うと，ROSのの基本を理解できます． ここでは，独自に作成する場合の注意点を書きます．

Installing and Configuring Your ROS Environment こちらを参考にします．

ワークスペースを作ります．ホームディレクトリ直下に~/catkin_ws/srcを作ります．

ワークスペースの名前や場所は何でもいいですが，ホームディレクトリ直下の~/catkin_wsがよく使われています． これは私の環境ではダメだったという話ですが，ホームディレクトリ直下以外の場所にワークスペースを作ると，後に説明するroscoreが失敗してしまいました．(原因は解明できていません)ホームディレクトリ直下で作り直したところ問題なく起動したので，異なる場所でワークスペースを作った後に問題があれば，ホームディレクトリ直下にワークスペースを作り直してみるといいと思います．

catkin_wsでcatkin_makeを実行します．

$ mkdir -p ~/catkin_ws/src
$ cd ~/catkin_ws
$ catkin_make

catkin_makeにより，様々な必要なファイルが生成されます． ワークスペースの作成が終わったら，ディレクトリをROSのワークスペースであると認識させるために以下を実行します．

$ source ~/catkin_ws/devel/setup.bash

これは++新しく開くターミナル全て++で実行する必要があります． ただ，毎回やるのは面倒なので，こちらも~/.bashrcに書いておくといいと思います．

既存のパッケージを使ってまずは試してみたい場合は，ROS wiki の Tutorials に従ってください． オリジナルのパッケージを作成する場合は，Creating an ROS Packageに従います．

パッケージは~/catkin_ws/srcに作成します．

$ cd ~/catkin_ws/src
$ catkin_create_pkg <パッケージ名> std_msgs rospy roscpp

<パッケージ名>の後には依存パッケージを書きます．上で示した3つは必要最低限なので，入れておきます．