ABEJA 新卒エンジニアの和田です。
ロボット開発では、各種センサやアクチュエータ、制御アルゴリズムなどを組み合わせる必要があります。ROS（Robot Operating System）はこうした複雑な要素を「分散システム」としてまとめ、開発を効率化するための通信ミドルウェア的フレームワークです。ROS 1 Noetic は公式サポートが2025年5月に終了しており、ROS 2は進化したリアルタイム制御やマルチプラットフォーム対応、セキュリティ強化が魅力です。まずはROS 1 Noeticを理解することで、ROSの基本的な概念や開発フローを学びやすいため、本記事ではROS 1 Noeticを対象に進めます。本記事では、macOS（Intel／Apple Silicon）環境下で、Dockerコンテナ＋Colimaを使ってROS Noeticの開発環境を構築し、簡単なPublisher/Subscriberノード（talker/listener）を動かすまでの一連の流れを解説します。
- 対象読者
- macOSをメインマシンにしているが、企業ポリシーでDocker Desktopを使えない方
- ROSに興味はあるが、まずは手軽に試してみたい方
- 「ロボットソフトウェアをゼロから学びたい」「分散システムとミドルウェアとしてのROSの使い方を把握したい」エンジニア
- ゴール
- Colima＋Docker CLIを利用したROS Noeticコンテナの起動
- ホスト側に用意したCatkinワークスペースをコンテナにマウント
- talker（Publisher）とlistener（Subscriber）のサンプルノードを実行し、動作確認まで完了
1. ROSとは何か
ROSは、ロボットアプリケーション開発のために設計された通信ミドルウェア的フレームワークです。従来のOSのように単一マシン、単一プロセスを想定するのではなく、複数のプロセスや複数台のマシン間で「Topic」「Service」「Action」などを介してメッセージをやり取りする「分散システム」として動作する点が特徴です。
2. ROS1とROS2の違い
ROSには現在大きく分けてROS 1系（Noeticが最終版）とROS 2系（Foxy/Rollingなど）という二つのメジャーバージョンがあります。本記事では「ROS 1 Noetic」を取り上げますが、比較のため違いを簡単に整理しておきます。
| 項目 | ROS 1 (Noetic) | ROS 2 (Foxy, etc.) |
|---|---|---|
| 通信ミドルウェア | 独自のTCP/UDPベース（ROS Master依存） | DDS（Data Distribution Service）を標準採用 |
| リアルタイム対応 | 完全なリアルタイム保証は難しい | DDSのQoS設定によってリアルタイム処理をサポート |
| クロスプラットフォーム | Linuxのみ（公式サポート） | Linux、macOS、Windowsを公式サポート |
| セキュリティ | 通信の暗号化や認証機能は標準ではなし | 通信の暗号化、認証機能などセキュリティ強化済 |
| エコシステム | パッケージ数が多数存在し、ドキュメントも豊富 | まだパッケージ数は少なめだが、今後拡張予定 |
3. macOSでのROS Noetic環境構築（Colima＋Docker）
3.1 前提条件
- OS: macOS（Intel/Apple Silicon問わず）
- Docker Desktopの使用不可: 企業ポリシー等でインストールできない場合を想定
- 代替: Colima（Homebrewでインストール可能）、Docker CLIのみを使う
- 使用するROSバージョン: Noetic（Ubuntu 20.04ベース）
3.2 ホスト側のCatkinワークスペース準備
コンテナ内でROSパッケージをビルド・開発するために、ホスト側にCatkinワークスペースを作成し、これをコンテナにマウントします。
mkdir -p /ros-mock/catkin_ws/src
3.3 Dockerコンテナの取得と起動
公式のROS NoeticデスクトップフルイメージをPull
GUIツール（RVizなど）を含むフル版のイメージです。軽量版がほしい場合はros:noetic-ros-coreなども選べますが、今回はフル版を利用します。
docker pull osrf/ros:noetic-desktop-full
コンテナ起動＋ボリュームマウント
docker run -it \
--name ros_noetic \
-v ~/Documents/devJourney/ros-mock/catkin_ws:/root/catkin_ws \
-p 11311:11311 \
osrf/ros:noetic-desktop-full \
bash
コンテナ内のセットアップ（初回のみ）
catkin_makeを実行すると、catkin_ws/devel/以下に必要なビルド成果物とsetup.bashが生成されます。
# 1. ROSの環境をシェルにロード source /opt/ros/noetic/setup.bash # 2. Catkinワークスペースのルートへ移動 cd ~/catkin_ws # 3. catkin_make実行（ワークスペースを初期ビルド） catkin_make # 4. devel/setup.bashを読み込んで環境変数を設定 source devel/setup.bash
4. サンプルノードの作成と動作確認
ここでは、ROSの基本的なPublisher/Subscriberパターンを体験するために、talker（Publisher）とlistener（Subscriber）の2つのPythonスクリプトを作成し、動作確認を行います。
4.1 talker（Publisherノード）の作成
ホスト側の~/Documents/xx/ros-mock/catkin_ws/src/ディレクトリに以下を保存します。
# talker.py import rospy from std_msgs.msg import String def main(): # 'talker'という名前でROSノードを初期化 rospy.init_node('talker') # 'chatter'トピックをString型でpublishするPublisherを作成 pub = rospy.Publisher('chatter', String, queue_size=10) # ループレート(Hz)を1Hzに設定 → 1秒に1回繰り返す rate = rospy.Rate(1) while not rospy.is_shutdown(): msg = "hello world!" # ログ出力（端末に情報が出る） rospy.loginfo(f"Publishing: {msg}") # トピック' chatter'にメッセージを送信 pub.publish(msg) # 次のループまで1秒スリープ rate.sleep() if __name__ == '__main__': main()
4.2 listener（Subscriberノード）の作成
listener.pyを作成
同様に、ホスト側の同ディレクトリに以下を保存します。
# listener.py import rospy from std_msgs.msg import String def callback(data): # 新しいメッセージが届いたときに呼ばれる関数 rospy.loginfo(f"Received: {data.data}") def main(): # 'listener'という名前でROSノードを初期化 rospy.init_node('listener') # 'chatter'トピックを購読し、新着があればcallback()を呼び出す rospy.Subscriber('chatter', String, callback) # コールバック待ちの状態でプロセスを維持 rospy.spin() if __name__ == '__main__': main()
5. ノードのビルド＆実行手順
5.1 ワークスペースのビルド（再ビルド不要な場合もある）
もしcatkin_ws/src/にCMakeLists.txtやpackage.xmlを配置してパッケージ化している場合は、改めてcatkin_makeを実行します。今回は「スクリプトを直接実行するだけ」のシンプルな例なので、ビルドは不要です。
5.2 roscoreの起動
ROSネットワークの中心となる「roscore」を起動します。必ず最初に起動してください。
別ターミナル（コンテナ内）を開く
- すでにコンテナ内で
bashを開いている場合は、新しいタブやペインを作ると管理しやすいです。 - ここでは、単純に「新しいターミナルウィンドウ」で
docker execを利用する方法を示します。
roscoreを起動
docker exec -it ros_noetic bash # → すでにコンテナに入っている場合は、そのまま以下を実行 roscore
- これでコンテナ内にROS Masterが立ち上がり、ポート
11311で待機します。 - ログに以下のような出力があれば成功です：
started roslaunch server http://ros_noetic:38729/ ros_comm version 1.15.14 SUMMARY ======== PARAMETERS * /rosdistro: noetic * /rosversion: 1.15.14 NODES auto-starting new master process[master]: started with pid [123] ROS_MASTER_URI=http://ros_noetic:11311/ setting /run_id to e87f9aba-... process[rosout-1]: started with pid [136] started core service [/rosout]
5.3 talkerの実行
新しいターミナルを開く（またはtmux/sshで別タブ）
docker exec -it ros_noetic bash
ROS環境をリロード（必要なら）
source /opt/ros/noetic/setup.bash source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
*talker.pyを実行:
端末に「Publishing: hello world!」と1秒ごとに出力されます。正しく動いていれば、rostopic listで/chatterトピックが表示されます。
python3 ~/catkin_ws/src/talker.py
6.4 listenerの実行
さらに新しいターミナルを開く
docker exec -it ros_noetic bash
ROS環境をリロード（必要なら）
source /opt/ros/noetic/setup.bash source ~/catkin_ws/devel/setup.bas
listener.pyを実行
python3 ~/catkin_ws/src/listener.py
talkerが送っている"hello world!"を受信するたびに、ターミナルに以下が表示されます。
[INFO] [....] Received: hello world!
- この時点で、ROS Master → talker → topic(/chatter) → listener とメッセージが非同期に流れるシンプルなパイプラインが完成です。
まとめ
本記事では、macOS環境（Colima＋Docker CLI）でROS Noeticを立ち上げ、
- ホスト側の「Catkinワークスペース」をコンテナにマウントし、
- talker/listenerというシンプルなPublisher/Subscriberノードを実行して、
- ROS Master → Topic → ノード間通信までの流れを体験
する手順を紹介しました。
- Colima＋Docker CLIで仮想マシンを使ってDocker Engineを起動
- 公式Noetic Desktop Fullイメージを
docker pull - ホスト側にワークスペースを用意し、コンテナにマウント
- roscore → talker → listenerをtmux等で管理しながら実行
- Catkinの基礎を理解し、本格開発時にはパッケージ化まで踏み込む
これで「macOS環境でも手軽にROS Noeticを触れる」状態を構築できました。
おわりに
ROSは一見ハードルが高く感じられるかもしれませんが、一度基本的な通信モデルを押さえると幅広いロボットアプリケーションに応用できます。
特に本稿のような「docker＋Catkin＋tmux」の組み合わせを一度試すことで、macOSの開発マシンからでも本番さながらのROS環境が構築できるようになります。
ぜひこの手順をベースに、実際のセンサやアクチュエータをつなげてみることで、ROSの真価を体験してみてください。
以上、Ros入門用のマイクロチュートリアルでした。次回はRVizを使った可視化や動作制御アルゴリズムの組み込みなど、さらに踏み込んだ内容をお届けできればと思います！
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