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ROS的launch文件的基本知识

ROS的launch文件的基本知识

作者: 一只努力的小白 | 来源:发表于2020-08-18 14:20 被阅读0次

    本文转自https://zhuanlan.zhihu.com/p/107121741

    1. roslaunch 命令
      roslaunch 命令允许我们一次启动 launch 文件中定义的多个 ROS 节点,启动参数等在启动文件(launch 文件)中配置,并且如果系统之前没有启动 roscore,则 roslaunch 会自动启动它。

    roslaunch 的命令行用法如下:

    roslaunch [package] [filename.launch]
    例如:

    roslaunch beginner_tutorials turtlemimic.launch
    其中 beginner_tutorials 是 turtlemimic.launch 文件中定义的一个节点,那 launch 文件是什么呢?我们来看下。

    1. 解析 launch 文件
      简单来说 launch 文件就是一堆节点和参数的集合,使用 launch 文件的目的是为了一键启动。

    因为目前运行在机器人上的 ROS 系统一般都要同时运行多个节点,如果我们开机启动时,一个一个的输入命令来启动每一个节点,想想就可怕,所以 ROS 系统就给我们提供了这么一个 launch 文件,可以方便我们将要启动的节点和对应的参数全部写到这个文件中,然后使用 roslaunch 命令一键启动!

    一个 lanunch 文件例子:

    
    <launch>
      <!-- local machine already has a definition by default.
           This tag overrides the default definition with
           specific ROS_ROOT and ROS_PACKAGE_PATH values -->
      <machine name="local_alt" address="localhost" default="true" ros-root="/u/user/ros/ros/" ros-package-path="/u/user/ros/ros-pkg" />
      <!-- a basic listener node -->
      <node name="listener-1" pkg="rospy_tutorials" type="listener" />
      <!-- pass args to the listener node -->
      <node name="listener-2" pkg="rospy_tutorials" type="listener" args="-foo arg2" />
      <!-- a respawn-able listener node -->
      <node name="listener-3" pkg="rospy_tutorials" type="listener" respawn="true" />
      <!-- start listener node in the 'wg1' namespace -->
      <node ns="wg1" name="listener-wg1" pkg="rospy_tutorials" type="listener" respawn="true" />
      <!-- start a group of nodes in the 'wg2' namespace -->
      <group ns="wg2">
        <!-- remap applies to all future statements in this scope. -->
        <remap from="chatter" to="hello"/>
        <node pkg="rospy_tutorials" type="listener" name="listener" args="--test" respawn="true" />
        <node pkg="rospy_tutorials" type="talker" name="talker">
          <!-- set a private parameter for the node -->
          <param name="talker_1_param" value="a value" />
          <!-- nodes can have their own remap args -->
          <remap from="chatter" to="hello-1"/>
          <!-- you can set environment variables for a node -->
          <env name="ENV_EXAMPLE" value="some value" />
        </node>
      </group>
    </launch>
    

    下面是一个简单的 launch 文件格式,我带你一步一步解析它的标签用法:

    <launch>
        <node .../>
        <rosparam .../>
        <param .../>
        <include .../>
        <env .../>
        <remap .../>
        <arg .../>
        <group>  </group>
    </launch>
    

    2.1 launch
    launch 标签是 launch 文件的根节点,它只作为其他子标签的容器,没有其他功能。

    <launch>
        ...
    </launch>
    

    2.2 node
    node 标签指定一个将要运行的 ROS 节点,node 标签可以说是 launch 文件中最重要的标签,因为我们配置 launch 文件的目的就是一次启动多个 ROS node。

    常见的用法如下:

    <node name="bar1" pkg="foo_pkg" type="bar" args="--test" respawn="true" output="sceen">
    

    name:节点名称 bar1
    pkg:节点所在的包 foo_pkg
    type:节点类型是可执行文件(节点)的名称,项目中必须要有一个相同名称的可执行节点
    args:命令行启动参数 --test
    respawn:是否自动重启,true 表示如何节点未启动,则自动重启,false 则不重启,默认 false
    output:是否将节点信息输出到屏幕,如果不设置该属性,则节点信息会被写入到日志文件
    在 node 标签下页可以嵌套使用以下标签:

    env:为节点设置环境变量
    remap:为节点设置重映射参数
    rosparam:为节点加载 rosparam 文件
    param:为节点设置参数

    2.3 param
    在项目中某些参数需要经常改变,如果在程序中写死了,以后我们每次修改参数都需要重新 build 一遍程序,非常麻烦,param 便签给我们提供了一个传递参数的方法。

    param 标签定义一个将要被设置到参数服务器的参数,它的参数值可以通过文本文件、二进制文件或命令等属性来设置,另外 param 标签可以嵌入到 node 标签中,以此来作为该 node 的私有参数。

    常见用法如下:

    <param name="publish_frequency" type="double" value="10.0">
    

    name:参数名称 publish_frequency
    type:参数类型 double,str,int,bool,yaml
    value:参数值 10.0
    param 标签也可以为一组 group 节点同时设置参数。

    2.4 remap
    remap 标签提供了一种节点名称的重映射方法,每个 remap 标签包含一个元素名称和一个新名称,在系统运行后原始名称会被替换为新名称。

    常见用法如下:

    <remap from="chatter" to="hello">
    

    from:原始名称
    to:新名称
    可以这样理解这个替换标签:你有一个节点订阅了「chatter」主题,但是你只有一个节点发布「hello」主题,而「hello」和「chatter」的类型相同,所以我们可以将「chatter」简单地替换为「hello」,从而实现订阅「hello」主题。

    2.5 machine
    machine 标签定义了节点所运行的机器信息,如果只是在本地运行节点则不需要配置这个标签,它主要使用在 SSH 和远程机器,不过也可以用来配置本地机器的相关信息。

    常见用法如下:

    <launch>
        <machine name="foo" address="foo-address" env-loader="/opt/ros/kinetic/env.sh" user="someone">
        <node machine="foo" name="footalker" pkg="test_ros" type="talker.py">
    </launch>
    

    name:机器名称
    address:机器的网络地址
    env-loader:设置机器的环境变量,必须是一个设置了所有要求变量的 shell 脚本
    user:用户名称

    2.6 rosparam
    rosparam 标签允许节点从参数服务器上 load、dump 和 delete YAML 文件,也可以使用在远程机器上,需要注意的是 delete 必须在 load 或者 dump 之后进行。

    常见用法如下:

    参数较多使用 yaml 文件

    <rosparam command="load" file="$(find rosparam)/example.yaml">
    <rosparam command="delete" param="my/param">
    

    传递数组

    <rosparam param="a_list">[1, 2, 3, 4]</rosparam>
    
    <rosparam>
        a: 1
        b: 2
    </rosparam>
    
    <arg name="whitelist" default="[3, 2]"/>
    <rosparam param="whitelist" subt_value="True">$(arg whitelist)</rosparam>
    

    command:load,dump,delete
    file:参数文件的路径
    param:参数名称
    subt_value:是否允许在 YAML 中替换参数
    补充下 yaml 文件基本用法,yaml 文件就是单纯的来存储启动参数,格式如下:

    a: 1
    str: hello
    c: 2.0
    其中不需要指定变量类型,yaml 文件会自动确定类型。使用 yaml 文件的目的就是方便配置参数,如果有很多参数需要配置,不需要写很多 rosparam 命令。

    yaml 文件还有挺多复杂的写法,后续项目中用到再总结出来。

    2.7 include
    include 类似编程语言中的 include 预处理,它可以导入其他 roslaunch 的启动文件到当前 include 标签所在的位置。

    常见用法如下:

    <include file="$(find package_name)/launch_file_name">
    

    项目中使用绝对路径不太方便,可以使用 find 来查找。

    2.8 env
    env 标签可以在启动的节点上设置环境变量,这个标签基本只会使用在 launch、include、node、machine 这 4 个标签内部,当使用在 launch 内部时,env 设置的环境标量会应用到内部定义的节点。

    常见用法如下:

    <env name="ENV_EXAMPLE" value="some value" />
    

    name:环境变量名称
    value:环境变量值

    2.9 test
    test 标签在语法上类似 node 标签,但在功能上只表示当前的节点作为测试节点去运行。

    常见用法如下:

    <test test-name="test_1" pkg="my_pkg" type="test_1.py" time-limit="10.0" args="--test1">
    

    test-name:测试节点名称
    pkg:测试节点所在的包
    type:测试节点类型
    time-limit:超时时间
    arg:测试节点启动的命令参数

    2.10 arg
    arg 标签表示启动参数,该标签允许创建更多可重用和可配置的启动文件,其可以通过命令行、include 标签、定义在高级别的文件这 3 种方式配置值。

    arg 标签声明的参数不是全局的,只能在声明的单个启动文件中使用,可以当成函数的局部参数来理解。

    常见用法如下:

    1. 命令行传递启动参数
    roslaunch my_file.launch my_arg:=my_value
    
    1. 定义时赋值
    <arg name="arg_name" default="arg_name">
    <arg name="arg_name" value="arg_name">
    

    这两者有点区别,命令行传递的 arg 参数可以覆盖 default,但不能覆盖 value。

    1. 通过 launch 文件传递,两个 launch 文件中的 arg 参数值必须相同!

    my_file.launch

    <include file="include.launch">
        <arg name="hoge" value="fuga">
    </include>
    

    include.launch

    <launch>
        <arg name="hoge" value="fuga">
    </launch>
    

    注意 arg 和 param 标签的区别:

    arg:启动时参数,只在启动文件 launch 中有意义
    param:运行时参数,存储在参数服务器中

    2.11 group
    group 标签可以方便的将一组配置应用到组内的所有节点,它也具有命名空间 ns 特点,可以将不同的节点放入不同的 namespace。

    常见用法如下:

    <group ns="namespace">
        <node pkg="pkg_name1" .../>
        <node pkg="pkg_name2" .../>
        ...
    </group>
    

    配合 if 和 unless 使用:

    if=value:value 为 true 则包含内部信息
    unless=value:value 为 false 则包含内部信息

    <group if="$(arg foo1)">
        <node pkg="pkg_name1" .../>
    </group>
    
    <group unless="$(arg foo2)">
        <node pkg="pkg_name2" .../>
    </group>
    

    当 foo1 == true 时包含其标签内部
    当 foo2 == false 时包含其标签内部

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