ROS中的常用重要组件:launch启动文件

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2021年2月18日 09时11分

每当我们需要运行一个ROS节点或工具时,都需要打开一个新的终端运行一个命令。当系统中的节点数量不断增加时,“每个节点一个终端”的模式会变得非常麻烦。那么有没有一种方式可以一次性启动所有节点呢?答案当然是肯定的。

 

这里我引用古月的书上的内容给大家详细介绍一下。

 

启动文件(Launch File)便是ROS中一种同时启动多个节点的途径,它还可以自动启动ROS Master节点管理器,并且可以实现每个节点的各种配置,为多个节点的操作提供很大便利。

 

一.基本元素

 

首先来看一个简单的launch文件,对其产生初步的概念。

 

<launch>
<node pkg="turtlesim" name="sim1" type="turtlesim_node"/>
<node pkg="turtlesim" name="sim2" type="turtlesim_node"/>
</launch>

 

这是一个简单而完整的launch文件,采用XML的形式进行描述,包含一个根元素<launch>和两个节点元素<node>。

 

1.<launch>

 

XML文件必须包含一个根元素,launch文件中的根元素采用标签定义,文件中的其他内容都必须包含在这个标签中:

 

<launch> 
… 
</launch>

 

2.<node>

 

启动文件的核心是启动ROS节点,采用标签定义,语法如下:

 

<node pkg="package-name" type="executable-name" name="node-name" />

 

 

从上面的定义规则可以看出,在启动文件中启动一个节点需要三个属性:pkg、type和name。其中pkg定义节点所在的功能包名称,type定义节点的可执行文件名称,这两个属性等同于在终端中使用rosrun命令执行节点时的输入参数。name属性用来定义节点运行的名称,将覆盖节点中init()赋予节点的名称。这是三个最常用的属性,在某些情况下,我们还有可能用到以下属性。

 

  • output=“screen”:将节点的标准输出打印到终端屏幕,默认输出为日志文档。
  • respawn=“true”:复位属性,该节点停止时,会自动重启,默认为false。
  • required=“true”:必要节点,当该节点终止时,launch文件中的其他节点也被终止。
  • ns=“namespace”:命名空间,为节点内的相对名称添加命名空间前缀。
  • args=“arguments”:节点需要的输入参数。

 

实际应用中的launch文件往往会更加复杂,使用的标签也会更多。

 

二.参数设置

 

为了方便设置和修改,launch文件支持参数设置的功能,类似于编程语言中的变量声明。关于参数设置的标签元素有两个:和,一个代表parameter,另一个代表argument。这两个标签元素翻译成中文都是“参数”的意思,但是这两个“参数”的意义是完全不同的。

 

1.<param>

 

parameter是ROS系统运行中的参数,存储在参数服务器中。在launch文件中通过<param>元素加载parameter;launch文件执行后,parameter就加载到ROS的参数服务器上了。每个活跃的节点都可以通过ros:param:get()接口来获取parameter的值,用户也可以在终端中通过rosparam命令获得parameter的值。
<param>的使用方法如下:

 

<param name="output_frame" value="odom"/>

 

运行launch文件后,output_frame这个parameter的值就设置为odom,并且加载到ROS参数服务器上了。但是在很多复杂的系统中参数的数量很多,如果这样一个一个地设置会非常麻烦,ROS也为我们提供了另外一种类似的参数(<rosparam>)加载方式:

 

<rosparam file="$(find 2dnav_pr2)/config/costmap_common_params.yaml" command="load" ns="local_costmap" />

 

<rosparam>可以帮助我们将一个YAML格式文件中的参数全部加载到ROS参数服务器中,需要设置command属性为“load”,还可以选择设置命名空间“ns”。

 

2.<arg>

 

argument是另外一个概念,类似于launch文件内部的局部变量,仅限于launch文件使用,便于launch文件的重构,与ROS节点内部的实现没有关系。

 

设置argument使用<arg>标签元素,语法如下:

 

<arg name="arg-name" default= "arg-value"/>

 

launch文件中需要使用到argument时,可以使用如下方式调用:

 

<param name="foo" value="$(arg arg-name)" />
<node name="node" pkg="package" type="type " args="$(arg arg-name)" />

 

三.重映射机制

 

ROS的设计目标是提高代码的复用率,所以ROS社区中的很多功能包我们都可以拿来直接使用,而不需要关注功能包的内部实现。那么问题来了,别人的功能包的接口不一定和我们的系统兼容呀?

 

ROS提供一种重映射的机制,简单来说就是取别名,类似于C++中的别名机制,我们不需要修改别人的功能包的接口,只需要将接口名称重映射一下,取一个别名,我们的系统就认识了(接口的数据类型必须相同)。launch文件中的<remap>标签可以帮助我们实现这个重映射功能。

 

比如turtlebot的键盘控制节点发布的速度控制指令话题可能是/turtlebot/cmd_vel,但是我们自己的机器人订阅的速度控制话题是/cmd_vel,这时使用<remap>就可以轻松解决问题,将/turtlebot/cmd_vel重映射为/cmd_vel,我们的机器人就可以接收到速度控制指令了:

 

<remap from="/turtlebot/cmd_vel" to="/cmd_vel"/>

 

四. 嵌套复用

 

在复杂的系统中,launch文件往往有很多,这些launch文件之间也会存在依赖关系。如果要直接复用一个已有launch文件中的内容,可以使用标签包含其他launch文件,这与C语言中的include几乎是一样的。

 

<include file="$(dirname)/other.launch" />

 

launch是ROS框架中非常实用、灵活的功能,它类似于一种高级编程语言,可以帮助我们管理启动系统时的方方面面。在使用ROS的过程中,很多情况下我们并不需要编写大量代码,仅需要使用已有的功能包,编辑一下launch文件就可以完成很多机器人功能。

 

还有更多高级的标签元素可以通过访问http://wiki.ros.org/roslaunch/XML来学习。

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