ROS 中的 launch 文件

launch 文件简介

从 ROS 角度来看,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 node 一个 node 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。

目前来看,官方 ros package 大部分都包含名为 launch 的文件夹,里面存放了 launch 文件。我们自己编写的 package 也应该尽量使用这种结构,方便“一键启动”。

运行 launch 文件

用 roslaunch 命令启动 launch 文件至少有两种方式:

  1. 借助 ros package 路径启动

格式如下:

roslaunch  pkg_name  launchfile_name.launch 
  1. 直接给出 launch 文件的绝对路径

格式如下:

roslaunch path_to_launchfile

不论用上述哪种方式启动 launch 文件,都可以在后边添加参数,比较常见的参数有

  • --screen: 令 ros node 的信息(如果有的话)输出到屏幕上,而不是保存在某个 log 文件中,这样比较方便调试
  • 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,例如:
roslaunch   pkg_name  launchfile_name  model:=urdf/myfile.urdf  # launch file 中有参数 “model” 需要赋值

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

roslaunch 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 launch 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 文件不需要编译,设置好之后可以直接用上述方式运行。

launch 文件的格式

launch 文件本质上是一种 xml 文件,可以在头部添加


在某些编辑器中可以高亮显示关键字,方便阅读。

与其他 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:

                
                  
               
               
            
                 
              
                   
                 
                 
               

,

这两个 tag 是 launch 文件的核心部分。基本格式如下:


    
    
    ...

其中

  • 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 文件,如果是 c++ 编写的,就是源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, 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:


    

上述命令中,

  • 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;或者当 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 的信息会存入下面的 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 归入不同的 namespace,即在 node name 前边加 ns 指定的前缀。为了实现这类操作,在 node 源文件中定义 node name 和 topic name 时要采用 relative name, 即不加slash符号 /.

经常作为 node tag 的子 tag 出现,可以用来修改 topic。 在很多 rosnode 源文件中,可能并没有指定接收的或者发送的 topic,而仅仅是用 input_topicoutput_topic 代替,这样在使用中需要将抽象的 topic 名字替换成具体场景中的 topic 名字。

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 常见的使用格式如下:


    

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 文件的嵌套。

基本格式:


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:


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:


通过 tag 可以使参数重复使用,也便于多处同时修改。
三种常用方法:

  • : 声明一个 arg,但不赋值。稍后可以通过命令行赋值,或者通过 tag 赋值。
  • : 赋默认值。这个值可以被命令行和 tag 重写。
  • : 赋固定值,这个值不可以被改写.

从 command-line 赋值

roslaunch package_name file_name.launch  arg1:=value1  arg2:=value2

变量替换 $(find *)$(arg *)

在 launch 文件中常用的变量替换形式有两个

  • $(find pkg): 例如$(find rospy)/manifest.xml. 如果可能,强烈推荐这种基于 package 的路径设置

  • $(arg arg_name): 将此处替换成 tag 指定的 arg value.

例如:

  
# 先设置默认值,如果没有额外的赋值,就用这个默认值了


另一个例子:


这样设置之后,在启动 roslaunch 时,可以为 args 赋值

roslaunch beginner_tutorials launch_file.launch a:=1 b:=5

提到 param 首先要知道 parameter server, 它由 ROS Master 管理,提供了一个共享的字典 (dict) 类型数据。节点通过这个 server 存储、获取运行时所需的参数。

param server 设计时就不是针对高速存取的,因此一般只适合存放静态数据,例如配置参数.

由于是全局可获取, 我们可以很容易的查看其中的 param 并且修改。

param 的命名与 topic 和 node 相同,都是有 namespace hierarchy 结构的,这可以防止不同来源的名字冲突。它的存取也是体现了结构性,例如下边的 params

/camera/left/name: leftcamera
/camera/left/exposure: 1
/camera/right/name: rightcamera
/camera/right/exposure: 1.1

对于上述数据,

  • 如果读取参数 /camare/left/name 可以得到 leftcamera
  • 如果读取 param /camera/left可以得到 dict 为
    {name: leftcamera, exposure: 1}
    
  • 如果读取 param /camera,则得到 dict 为
    {left: {name: leftcamera, exposure: 1}, 
     right: {name: rightcamera, exposure: 1.1}} 
    

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。

  • 格式
         # type可以省略,系统自动判断
         # 读取 file 存成 string
    
    实例:
     # 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


再在 node scope 中定义如下 param

 
    
  

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

注意:虽然 param 名字前加了 namespace,但是依然 global viewable

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。
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:

    
    
  • delete: 删除某个 param

    
    
  • 类似 的赋值操作

    [1,2,3,4]
    

    或者

    
    a: 1
    b: 2
    
    

tag 也可以放在 tag 中, 此时 param 名字前边都加上 node namespace.

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


     # 对该 group 中后续所有 node 都有效
    
    
         # 各个 node 中可以重新设置 remap
    

Written by SH
Revised by QP

你可能感兴趣的:(ROS 中的 launch 文件)