rclpy・とは？初心者向けに解説する ROS 2 の Python クライアントライブラリ入門共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

はじめに

本記事では rclpy とは何か、どう使うのかを初心者向けに丁寧に解説します。rclpy は ROS 2 の公式 Python クライアントライブラリで、Python から ROS 2 の機能を使うための道具です。

rclpyとは何か

rclpy は ROS 2 の中核ライブラリの一つで、Python から「ノードを作る」「メッセージを送る・受け取る」などを可能にします。ROS 2 はロボットのソフトウェアのための枠組みで、複数のプログラミング言語に対応しています。rclpy を使うと、Python のシンプルさと ROS 2 のリアルタイム性・分散性を両立できます。

基本的な概念

ノード(Node) は動作の単位で、単独でも複数でも実行できます。パブリッシャー(Publisher) はメッセージを「配信」する役割、サブスクライバー(Subscriber) はメッセージを「受け取る」役割です。これらは ROS 2 のトピック(Topic) を介してデータをやり取りします。

主要な操作の流れ

以下は rclpy を使って行う基本的な流れの説明です。ノードを作成し、トピックを設定して、メッセージを送受信します。

概念	役割
ノード	ROS 2 の実行単位。複数のノードが協調して動きます。
パブリッシャー	トピックへメッセージを発行します。
サブスクライバー	トピックからのメッセージを受け取ります。
メッセージタイプ	データの型を事前に定義します（例: std_msgs/String など）。

インストールと準備

実際には ROS 2 環境 が必要です。OS に合わせた配布版を公式サイトからインストールします。rclpy は ROS 2 のパッケージとして提供され、Python 3 を使います。以下は一般的な手順の要点です。

1) 公式サイトの手順で ROS 2 をインストールする。2) Python 仮想環境 を作成して管理する。3) ROS 2 のセットアップを有効化する。4) rclpy を Python から使える状態にする。

シンプルな使い方の流れ

実務的なコードは後で詳しく紹介しますが、ここでは概略を押さえましょう。ノードを作成し、パブリッシャーと サブスクライバー を追加します。メッセージが発行されると、別のノードがそれを受け取り、処理結果を再度別のノードへ送る、という連携が可能です。

まとめと次のステップ

この記事で学んだのは、rclpy は Python から ROS 2 を使ううえでの基本ツールであるという点です。実際に手を動かして小さなノードを作ると、概念がさらに明確になります。公式ドキュメント や入門動画を併用して、実際のプロジェクトに近い課題に挑戦してみましょう。

rclpyの同意語

ROS 2 Pythonクライアントライブラリ: ROS 2をPythonで操作するためのクライアント機能を提供するライブラリ。トピック・サービス・アクションなどROS 2の機能をPythonから使用可能にします。
ROS 2用のPythonバインディング: ROS 2の機能をPythonから呼び出せるようにする橋渡し（バインディング）です。PythonコードからROS 2の機能を直接利用できます。
Python向けROS 2クライアントライブラリ: Python言語でROS 2のクライアント機能を実装・提供するライブラリの意味です。
rclpyモジュール: Pythonで使えるrclpyというモジュール。ROS 2のコア機能をPythonから操作する窓口となります。
rclpyパッケージ: ROS 2のPython向け機能を提供するパッケージ名。Python環境にインストールして利用します。
Python版ROS 2クライアントライブラリ: Python環境に特化したROS 2のクライアント機能を提供するライブラリです。
ROS 2のPythonインターフェース: PythonからROS 2を操作するための公式インターフェースの総称です。
ROS 2のPythonAPI: PythonからROS 2機能を呼び出すためのAPIのこと。rclpyはこのAPIの実装例です。
Python版のROS 2クライアントAPI: PythonでROS 2のクライアント機能を提供するAPIの表現です。
ROS 2向けPython接続ライブラリ: Python環境からROS 2と通信するための接続ライブラリの意味です。

rclpyの対義語・反対語

rclcpp: ROS 2のC++クライアントライブラリ。rclpyの対になる言語バインディングとして挙げられる。
rospy: ROS 1のPythonクライアントライブラリ。ROS 2のrclpyの対比として挙げられる。
ROS 1: ROS 1自体はROS 2の前身・対比的存在。rclpyの対義語的なイメージを持つことがある。
ROS 2: ROS 2はrclpyが対応する対象領域そのもので、対義語というよりは比較対象となる概念。

rclpyの共起語

ROS 2: 次世代のロボット用オペレーティングシステムで、ノード・トピック・サービスなどの概念を提供するフレームワーク。
rclpy: ROS 2 の Python クライアントライブラリ。Python から ROS 2 の機能を使えるようにするパッケージです。
rclcpp: ROS 2 の C++ クライアントライブラリ。高いパフォーマンスでノードを実装する際に使われます（rclpy の対になる存在）。
Node: ROS 2 の実行単位。トピックの発行・購読やサービスの提供を行います。
Publisher: ノードがトピックへデータを送信する役割。publish() などの操作でデータを配信します。
Subscription: ノードがトピックからデータを受信する役割。コールバックで受信データを処理します。
Timer: 一定時間ごとにコールバックを呼ぶ仕組み。周期的な処理を実装する際に使います。
Message: トピックでやり取りされるデータの型。標準パッケージの型や独自定義型があります。
std_msgs: 標準のメッセージ定義パッケージ。頻繁に使用される基本的な型を提供します。
std_msgs/msg/String: 文字列データを表す最も基本的なメッセージ型の1つ。
geometry_msgs: 位置・向き・座標などの幾何データを扱うメッセージ群。
sensor_msgs: センサーデータを表現するメッセージ群。カメラ・ LiDAR などのデータ形式を提供します。
rosidl: ROS 2 のメッセージ定義言語。IDL（Interface Definition Language）を使ってデータ型を定義します。
QoS: Quality of Service。通信の信頼性・遅延・保持の方針を設定する仕組みです。
QoSProfile: QoS の設定をまとめて表現するオブジェクト。パブリッシャー・サブスクライバーの挙動に影響します。
callback: 購読時やタイマー時に呼ばれる処理関数。受け取ったデータをどう扱うかを実装します。
rclpy.init: ROS 2 の Python ライブラリを初期化する関数。プログラム開始時に呼びます。
rclpy.shutdown: ROS 2 の Python ライブラリを終了する関数。終了処理を行います。
rclpy.spin: ノードをイベント待機状態にしてコールバックを処理し続けるループを走らせます。
create_publisher: ノード上でパブリッシャーを作成するメソッド。トピック名とデータ型を指定します。
create_subscription: ノード上でサブスクリプションを作成するメソッド。トピック名・データ型・コールバックを指定します。
setup.py: Python パッケージのビルド・インストール情報を記述するファイル。
package.xml: ROS 2 パッケージのメタデータを記述するファイル。依存関係などを定義します。
colcon: ROS 2 のビルドツール。複数パッケージのビルドをまとめて実行します。
ament_python: Python パッケージをビルドするためのビルドシステム。ROS 2 の Python パッケージで使われます。
rosdep: 依存関係を自動的に解決・インストールしてくれるツール。
ros2 run: ROS 2 のコマンドラインでノードを実行するコマンド。
ros2 topic: トピック関連のコマンド群。リスト表示・購読・公開などを行います。
Python: rclpy が Python で動くため、Python の基本知識が役立ちます。
Logging: ノード内でのログ出力。get_logger() や loginfo などを用いてデバッグや情報提供を行います。
message types: トピックで送るデータの型の総称。String、Int32、Pose などが含まれます。
Int32: 整数型の標準メッセージ。std_msgs の一つとしてよく使われます。
Topic: ROS 2 のデータ送受信の対象となるチャンネル。Publisher と Subscription が対になる概念です。

rclpyの関連用語

rclpy: ROS 2 の Python 向けクライアントライブラリで、Python からノードやパブリッシャー・サブスクライバー・サービスなどを扱うための API。
ROS 2: ロボットオペレーティングシステム 2。分散通信ミドルウェアとツール群を提供する次世代の ROS。
rcl: ROS Client Library の中核 C API。rclpy はこれを Python でラップしている。
rmw: ROS Middleware。ROS 2 の通信実装を抽象化する層で、DDS などの実装に依存する。
DDS: Data Distribution Service。ROS 2 のデフォルト通信ミドルウェア。
rosidl: ROS IDL の略。メッセージとサービスの定義を生成する仕組み。
rosidl_python: ROS 2 の Python 用コード生成とサポートパッケージ。
rosidl_generator_py: Python 用のメッセージ型コードを生成するツール。
Node: rclpy で作成する実行単位。名前空間やトピック、サービスを管理する。
Publisher: トピックへデータを送信する役割のオブジェクト。
Subscriber: トピックからデータを受け取る役割のオブジェクト。
Service: リクエスト-レスポンス型の通信を提供する機能。
Client: Service にリクエストを送る側のオブジェクト。
Action: 長時間の非同期処理を扱うための通信モデル。
Message: トピックで送受信されるデータの型。標準メッセージやカスタム型がある。
std_msgs/msg/String: 標準の文字列データ型を表すメッセージ型。
geometry_msgs/msg/Twist: 線形・回転の速度情報を含む代表的なメッセージ型。
sensor_msgs/msg/Image: 画像データを表す標準メッセージ型。
QoS: Quality of Service の略。通信の信頼性・履歴・遅延などを設定する概念。
QoSProfile: QoS の設定をまとめたオブジェクト。用途ごとに設定を使い分ける。
Reliability: 通信の信頼性設定。Reliable か BestEffort を選択する。
Durability: データの履歴保持方法の設定。
History: 履歴ポリシーの設定。KeepLast か KeepAll など。
Timer: 一定間隔で呼び出されるコールバックの仕組み。
create_publisher: トピックへデータを送る Publisher を作成する関数。
create_subscription: トピックを購読する Subscriber を作成する関数。
create_service: サービスを提供するための設定を作る関数。
create_client: サービスへリクエストを送る Client を作成する関数。
create_timer: 一定時間ごとにコールバックを呼ぶ Timer を作成する関数。
rclpy.init: ROS 2 の初期化を行う関数。プログラム開始時に呼ぶ。
rclpy.shutdown: ROS 2 の終了処理を行う関数。プログラム終了時に呼ぶ。
rclpy.spin: ノードのイベント処理を開始する関数。
SingleThreadedExecutor: 1つのスレッドでノードのイベントを処理する実行器。
MultiThreadedExecutor: 複数のスレッドでノードのイベントを同時処理する実行器。
Executor: イベントのスケジューリングを行う抽象クラス。
ros2 run: ROS 2 のノードを実行するコマンド。
ros2 launch: 複数ノードを同時に起動するためのコマンド。
colcon: ROS 2 のワークスペースをビルドするツール。
ament_python: Python パッケージをビルドするためのビルドシステム設定。
package.xml: ROS 2 パッケージのメタ情報を記述するファイル。
setup.py: Python パッケージのビルド情報を記述するファイル。
rosidl_typesupport_python: Python でのメッセージ型サポートを提供するモジュール。
Namespace: ノードやトピックの名前空間。名前の衝突を避けるために使う概念。
declare_parameter: ノードにパラメータを宣言する手続き。
get_parameter: 宣言したパラメータの値を取得する。
set_parameters: パラメータの値を設定する。
Parameter: パラメータそのもの。型と値を保持する設定項目。
get_parameters: 複数のパラメータを同時に取得する方法。
Node.get_logger: ノードのロガーを取得してログを出力する機能。
ros2 topic: ROS 2 のトピック通信に関する概念。
ros2 service: ROS 2 のサービス通信に関する概念。
custom messages: 開発者が独自に定義したメッセージ型。