ROS机器人操作系统：从入门到放弃（三）ROS中的launch文件

1.launch文件简介

从ROS的角度看，机器人系统就是一堆node和topic（再添加一些parameter，service等）构成的网络（rosgraph），其中每个node都可以完成一定的功能。通常一个机器人运行时要开启很多node，如果一个一个的启动，比较麻烦。通过launch文件以及roslaunch命令可以一次性启动多个node，并且可以设置丰富的参数。
roalaunch命令运行时首先会检测系统的rosmaster是否运行，如果已经启动，就用现有的rosmaster；如果没有启动，会先启动rosmaster，然后再执行lanunch文件中的设置，一次性把多个节点按照我们预先的配置启动起来。需要注意的是，launch文件不需要再编译，设置好之后可以直接用上述方式运行。

2.运行launch文件

借助package路径启动launch文件

$ roslaunch pkg_name launchfile_name.launch

直接用绝对路径启动launch文件

$ roslaunch path_to_launchfile

添加参数

arg:=value: 如果 launch 文件中有待赋值的变量，可以通过这种方式赋值

$ roslaunch pkg_name launchfile_name model:=urdf/myfile.urdf  # launch file 中有参数 “model” 需要赋值

或

$ roslaunch pkg_name launchfile_name model:='$(find urdf_pkg)/urdf/myfile.urdf' # 用 find 命令提供路径

3.launch文件格式

launch文件本质上是一种xml文件，可以在头部添加，在某些编译器中可以高亮显示关键字，方便阅读。
与其它xml格式的文件类似，launch文件也是通过标签（tag）的方式书写，主要的tag如下：

<launch>                <!--根标签-->
<node>                  <!--需要启动的node及其参数-->
<include>               <!--包含其他launch-->
<machine>               <!--指定运行的机器-->
<env-loader>            <!--设置环境变量-->
<param>                 <!--定义参数到参数服务器-->
<rosparam>              <!--加载yaml文件中的参数到参数服务器-->
<arg>                   <!--定义变量-->
<remap>                 <!--设定 topic 映射-->
<group>                 <!--设定分组-->
</launch>               <!--根标签-->

node 标签

<launch>
    <node pkg="package_name" type="executable_file" name="node_name1"/>
    <node pkg="another_package" type="another_executable" name="another_node"></node>
    ...
</launch>

pkg：是节点所在的package名称
type：是package中的可执行文件，如果是python或者Julia编写的，就可能是.py或者.jl，如果是c++编写的，就会文件编译之后的可执行文件的名字。
name：是节点启动之后的名字，将覆盖节点中init()赋予节点的名称，每一个节点都要有自己独一无二的名字。
注意：roslaunch不能保证node的启动顺序，因此launch文件中所有的node都应该对启动顺序有鲁棒性。
实际上中除了pkg，type，name之外还可以设置更多参数，如下：

<launch>
    <node
        pkg=""
        type=""
        name=""  
        respawn="true" 
        required="true"
        launch-prefix="xterm -e"
        output="screen"
        ns="some_namespace"
    />
</launch>

respawn:若该节点关闭，是否自动重新启动。
required：若该节点关闭，是否关闭其他launch文件中的所有节点。
launch-prefix：是否新开一个窗口执行。例如，需要通过窗口进行机器人移动控制的时候，应该为控制node新开一个窗口；或者node有些信息输出，不希望与其他node信息混杂在一起的时候。
output：默认情况下，launch启动node的信息会存入log文件中：/.ros/log/run_id/node_name-number-stdout.log，可以通过此处参数设置，令信息显示在屏幕上。
ns：将node归入不同namespace，即在node name前边加ns指定的前缀。

remap 标签

经常作为node tag的子tag出现，可以用来修改topic。简单地说，remap的作用就是方便同一个node文件被应用到不同的环境中，用remap从外部修改一下topic即可，不需要改变源文件。
remap的常见格式如下：

<node pkg="some" type="some" name="some">
    <remap from="origin" to="new" />
</node>

注意：如果这个remap是launch元素的一个child（子类），与node元素同一层级，并在launch元素内的最顶层，那么这个remap将会作用于后续所有的节点。

include 标签

这个标签的作用是将另外一个launch文件添加到本launch文件中，类似launch文件中的嵌套。
基本格式：

<include file="path-to-launch-file" />

上边的文件路径可以给具体路径，但是一般来说为了程序的可移植性，最好借助find命令给出文件路径：

<include file="$(find package-name)/launch-file-name" />

上述命令中，$(find package-name) 等价于本机中相应 package 的路径。这样即使换了其他机子，只要安装了同样的 package，就可以找到对应的路径。

有时，另一个 launch 引入的 node 可能需要统一命名，或者具有类似特征的 node 名字，比如 /vehicle1/gps, /vehicle1/lidar, /vehicle1/imu，即 node 具有统一的前缀，方便查找。这可以通过设置 ns （namespace）属性来实现，命令如下：

<include file="$(find package-name)/launch-file-name " ns="namespace_name" />

arg 标签

声明一个参数的存在（每一个argument必须给它分配一个value（赋值））

在命令行中赋值

$ roslaunch package-name launch-file-name arg-name:=arg-value

在launch文件中赋值

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

这两行的唯一不同是：命令行可以覆盖default的值，但是不能覆盖 value 。

param 标签

与 arg 不同，param 是共享的，并且它的取值不仅限于 value，还可以是文件，甚至是一行命令。
常见格式：

<param name="param_name" type="type1" value="val"/>     # type可以省略，系统自动判断
<param name="param_name" textfile="$(find pkg)/path/file"/>     # 读取 file 存成 string
<param name="param_name" command="$(find pkg)/exe '$(find pkg)/arg.txt'"/>
实例：
<param name="param" type="yaml" command="cat '$(find pkg)/*.yaml'"/> # command 的结果存在 param 中

param 可以是在 global scope 中，它的 name 就是原本的 name，也可以在某个更小的 scope 中，比如 node，那么它在全局的名字就是 node/param 形式.
例如在 global scope 中定义如下 param：

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

再在 node scope 中定义如下 param：

 <node name="node1" pkg="pkg1" type="exe1">
    <param name="param1" value="False"/>
 </node>

如果用 rosparam list列出server 中的 param，则有：

/publish_frequency
/node1/param1   # 自动加上了 namespace 前缀

rosparam 标签

param 只能对单个 param 操作，而且只有三种：value, textfile, command 形式，返回的是单个 param 的内容。
rosparam 则可以批量操作，还包括一些对参数设置的命令，如 dump, delete 等

• load : 从 YAML 文件中加载一批 param，格式如下：

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

• delete: 删除某个 param

<rosparam command="delete" param="my_param" />

• 类似param标签的赋值操作

<rosparam param="my_param">[1,2,3,4]</rosparam>

• 或者：

<rosparam>
a: 1
b: 2
</rosparam>

• rosparam 标签也可以放在 node 标签中, 此时 param 名字前边都加上 node namespace.

group 标签

如果要对多个 node 进行同样的设置，比如都在同一个特定的 namespace，remap 相同的topic 等，可以用 tag。在 group 中可以使用所有常见的 tag 进行设置，例如：

<group ns="wg2">
    <remap from="chatter" to="talker"/> # 对该 group 中后续所有 node 都有效
    <node ... />
    <node ... >
        <remap from="chatter" to="talker1"/> # 各个 node 中可以重新设置 remap
    </node>
</group>

4.编写launch文件实例

在example1里边新建一个名为launch的文件夹

编写launch文件

在launch文件夹里边新建一个名为example1.launch的文件，输入以下内容：

<!--example1.launch -->
<launch>
  <node
    pkg="example1"
    type="talker"
    name="talker1"
    launch-prefix="xterm -e"
    output="screen"
    />
  <node
    pkg="example1"
    type="listener"
    name="listener1"
    launch-prefix="xterm -e"
    output="screen"
    />
</launch>

运行launch文件

$ roslaunch example1 example1.launch

运行之后就会看到新生成的两个终端