ロボットのROS1とROS2の違いを分かりやすく教えて

ROS（Robot Operating System）はロボット制御用のオープンソースフレームワークで、ROS 1とROS 2にはいくつかの重要な違いがあります。以下に主な相違点を説明します。

1. アーキテクチャの違い

• ROS 1:
  • シングルプロセスアーキテクチャ
    中央で動作する「マスター」ノード（roscore）が、全てのノード間通信を管理します。
  • 分散処理が難しい
    マスターが単一障害点（Single Point of Failure）となるため、分散システムや耐障害性が必要なアプリケーションには向いていません。
• ROS 2:
  • 分散アーキテクチャ
    DDS（Data Distribution Service）を採用しており、ノード間通信にマスターが不要です。
  • 高い柔軟性
    分散処理や耐障害性の向上により、マスターの存在なしでノード間通信が行えます。

2. リアルタイム対応

• ROS 1:
  • リアルタイム処理が難しい設計です。リアルタイム制御が必要な場合、ユーザーが自分で追加の工夫をする必要があります。
• ROS 2:
  • リアルタイム対応を重視して設計されています。DDSを採用することで、通信のQoS（Quality of Service）設定が可能となり、リアルタイム制御が容易になりました。

3. 通信ミドルウェア

• ROS 1:
  • 独自の通信プロトコル（TCPROS/UDPROS）を使用しています。これにより、拡張性が限られる場合があります。
• ROS 2:
  • DDSを採用しており、業界標準の通信ミドルウェアを使用します。これにより、より柔軟で堅牢な通信が可能です。

4. プラットフォーム対応

• ROS 1:
  • 主にLinuxに対応（Ubuntuが推奨）。
  • 他のプラットフォーム（WindowsやMacOS）はサポートが限られていました。
• ROS 2:
  • マルチプラットフォーム対応（Linux、Windows、MacOS、さらにはリアルタイムOS）。
  • 組み込みシステムやクロスプラットフォーム開発が容易です。

5. セキュリティ

• ROS 1:
  • セキュリティ機能がほとんどなく、外部からの攻撃に対して脆弱です。
• ROS 2:
  • DDSのセキュリティ機能を活用し、暗号化や認証をサポートしています。

6. QoS（Quality of Service）

• ROS 1:
  • QoS（通信品質）に関する機能がなく、通信の信頼性を保証する仕組みが不足しています。
• ROS 2:
  • QoS設定が可能で、信頼性、優先度、データ更新頻度などを制御できます。

7. モジュール性と拡張性

• ROS 1:
  • 古いライブラリやツールを使用している場合があり、メンテナンスや拡張に限界があることがありました。
• ROS 2:
  • モダンなツールやライブラリを採用しており、今後の拡張性が高いです。

8. 互換性

• ROS 1:
  • 長年利用されてきたため、多数のパッケージやライブラリが存在しています。
• ROS 2:
  • 新しい設計のため、ROS 1のパッケージとの互換性が一部欠けています。ただし、ROS 1 Bridgeを使用することでROS 1とROS 2の間で通信可能です。

どちらを選ぶべきか？

• ROS 1がおすすめの場合：
  • 過去のプロジェクトや既存のエコシステムを活用したい場合。
  • 初学者向けに学習目的で利用する場合。
• ROS 2がおすすめの場合：
  • 新規プロジェクトを始める場合。
  • リアルタイム性能、セキュリティ、分散システムが必要な場合。
  • 長期的なプロジェクトや最新技術を活用したい場合。

まとめ

ROS 2はROS 1の欠点を解消し、現代のロボットアプリケーションに対応するよう設計されています。
特にリアルタイム処理や分散システムを必要とする場合は、ROS 2を選択するのが適しています。一方で、ROS 1のエコシステムを活用する場合は、引き続きROS 1を使用する選択肢もあります。