ROS元功能包以及launch标签实现（十二）

目录

简介

ROS元功能包 

简介 

实现 

ROS节点管理launch文件

简介

launch文件标签

 

 

 

 

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简介

ROS是多进程(节点)的分布式框架，一个完整的ROS系统实现：

可能包含多台主机；
每台主机上又有多个工作空间(workspace)；
每个的工作空间中又包含多个功能包(package)；
每个功能包又包含多个节点(Node)，不同的节点都有自己的节点名称；
每个节点可能还会设置一个或多个话题(topic)...

在多级层深的ROS系统中，其实现与维护可能会出现一些问题，

比如，如何关联不同的功能包；比如现在创建了一个workspace，在其下又创建了多个package，这些package之间有一些内在功能（比如说a、b、c放在一起完成了特定功能，c、d放在一起完成了特定功能。现在想把具有内在联系功能的封装在一起。

这就引出了

第一个问题，如何关联多个功能包

第二个问题：启动机器人系统可能需要启动几十个节点-用launch文件解决

第三个问题：很多话题和参数，如何防止重名

第四个问题：ROS是分布式的，节点运行在不同主机上，不同主机如何通信

繁多的ROS节点应该如何启动？功能包、节点、话题、参数重名时应该如何处理？不同主机上的节点如何通信？ 

本章主要内容介绍在ROS中上述问题的解决策略(见本章目录)，预期达成学习目标也与上述问题对应：

• 掌握元功能包使用语法；使ROS可以关联不同的功能包

• 掌握launch文件的使用语法；可以一次性启动并管理多个ROS节点

• 理解什么是ROS工作空间覆盖，以及存在什么安全隐患；解决重名问题

• 掌握节点名称重名时的处理方式；

• 掌握话题名称重名时的处理方式；

• 掌握参数名称重名时的处理方式；

• 能够实现ROS分布式通信。：不同主机上节点通信

ROS元功能包 

简介 

场景:完成ROS中一个系统性的功能，可能涉及到多个功能包，比如实现了机器人导航模块，该模块下有地图、定位、路径规划...等不同的子级功能包。那么调用者安装该模块时，需要逐一的安装每一个功能包吗？

显而易见的，逐一安装功能包的效率低下，在ROS中，提供了一种方式可以将不同的功能包打包成一个功能包，当安装某个功能模块时，直接调用打包后的功能包即可，该包又称之为元功能包(metapackage)。

MetaPackage是Linux的一个文件管理系统的概念。是ROS中的一个虚包，里面没有实质性的内容，但是它依赖了其他的软件包，通过这种方法可以把其他包组合起来，我们可以认为它是一本书的目录索引，告诉我们这个包集合中有哪些子包，并且该去哪里下载

例如：

• sudo apt install ros-noetic-desktop-full 命令安装ros时就使用了元功能包，该元功能包依赖于ROS中的其他一些功能包，安装该包时会一并安装依赖。
• 比如说小乌龟的包实际上就是包装在desktop-full里安装的

还有一些常见的MetaPackage：navigation moveit! turtlebot3 ....

作用

方便用户的安装，我们只需要这一个包就可以把其他相关的软件包组织到一起安装了。

实现 

 

这三个之前实现的功能包分别是话题通信，服务通信，和参数服务器，现在把他们组装成一个功能包

首先 

 新建一个功能包

 

 

此时依赖什么也不写直接回车即可

因为创建的包是一个虚包，不需要依赖 

 然后:修改package.xml ,内容如下:

 被集成的功能包
 .....
 
   
 

 先添加可执行依赖

用来声称依赖哪些包

 然后声明一个事件

 然后是修改CMakeLists

先删除的只剩前三行代码

第四行添加一个函数

 

然后编译一下

 此处注意：CMakeLists.txt 中不可以有换行

接下来看看ROS中的导航模块元功能包实现

navigation - ROS Wiki

 然后进入github界面

GitHub - ros-planning/navigation: ROS Navigation stack. Code for finding where the robot is and how it can get somewhere else.https://github.com/ros-planning/navigation

这个其实就是一个元功能包点开可以看到只有配置文件没有具体实现

 

这是navigation所依赖的功能包

 这是navigation的CMakeList

 catkin/package.xml - ROS Wikihttp://wiki.ros.org/catkin/package.xml#Metapackages

以上链接是官方文档

ROS节点管理launch文件

简介

关于 launch 文件的使用我们已经不陌生了，在第一章内容中，就曾经介绍到:

一个程序中可能需要启动多个节点，比如:ROS 内置的小乌龟案例，如果要控制乌龟运动，要启动多个窗口，分别启动 roscore、乌龟界面节点、键盘控制节点。如果每次都调用 rosrun 逐一启动，显然效率低下，如何优化?

采用的优化策略便是使用roslaunch 命令集合 launch 文件启动管理节点，并且在后续教程中，也多次使用到了 launch 文件。

概念

launch 文件是一个 XML 格式的文件，可以启动本地和远程的多个节点，还可以在参数服务器中设置参数。

作用

简化节点的配置与启动，提高ROS程序的启动效率。

首先新建一个功能包

然后添加依赖

然后新建文件夹，新建文件

 

 

 然后启动

 

小乌龟启动成功

launch文件标签

标签是所有 launch 文件的根标签，充当其他标签的容器 

 

 此时是可以正常启动的但会多一条红色提示

 

 标签用于指定 ROS 节点，是最常见的标签，需要注意的是: roslaunch 命令不能保证按照 node 的声明顺序来启动节点(节点的启动是多进程的)

属性

• pkg="包名"

  节点所属的包

• type="nodeType"

  节点类型(与之相同名称的可执行文件)

• name="nodeName"

  节点名称(在 ROS 网络拓扑中节点的名称)

• args="xxx xxx xxx" (可选)

  将参数传递给节点

• machine="机器名"

  在指定机器上启动节点

• respawn="true | false" (可选)

  如果节点退出，是否自动重启

• respawn_delay=" N" (可选)

  如果 respawn 为 true, 那么延迟 N 秒后启动节点

• required="true | false" (可选)

  该节点是否必须，如果为 true,那么如果该节点退出，将杀死整个 roslaunch

• ns="xxx" (可选)

  在指定命名空间 xxx 中启动节点

• clear_params="true | false" (可选)

  在启动前，删除节点的私有空间的所有参数

• output="log | screen" (可选)

  日志发送目标，1.可以设置为 log 日志文件，2.或 screen 屏幕,默认是 log

 

设置这个参数后，关闭小乌龟它会自动重启

 此时想关闭只能ctrl + c关闭终端进程

 设置这个参数后，关闭节点，会直接杀掉进程

 

 这个报错：Invalid roslaunch XML syntax: not well-formed (invalid token)

注意看格式，我是少打了引号

 ns属性

想在该节点前加命名空间就需要使用ns属性 

 

 

 这个也能避免之前说的重名

 include标签用于将另一个 xml 格式的 launch 文件导入到当前文件

主要功能是代码复用提高效率

复用已经存在的launch文件

新建一个文件实现需求复用之前调用乌龟的实现

属性

• file="$(find 包名)/xxx/xxx.launch"

  要包含的文件路径

• ns="xxx" (可选)

  在指定命名空间导入文件

 

 

用于话题重命名

属性

• from="xxx"

  原始话题名称

• to="yyy"

  目标名称

2.子级标签

• 无

 需求：

把乌龟的控制节点换成ros内置的键盘控制节点

 修改完运行后

 这里我自己尝试了试了一下消息订阅

两个话题都可以订阅到

标签主要用于在参数服务器上设置参数，

1.参数源可以在标签中通过 value 指定，也可以通过外部文件加载。

2.在标签中时，相当于私有命名空间。(就是会加一个前缀）

属性

• name="命名空间/参数名"

  参数名称，可以包含命名空间

• value="xxx" (可选)

  定义参数值，如果此处省略，必须指定外部文件作为参数源

• type="str | int | double | bool | yaml" (可选)

  指定参数类型，如果未指定，roslaunch 会尝试确定参数类型，规则如下:

  • 如果包含 '.' 的数字解析为浮点型，否则为整型

  • "true" 和 "false" 是 bool 值(不区分大小写)

  • 其他是字符串

2.子级标签

• 无

定义在launch下 node外

 

 node内

 

前缀就是对应node的节点名称

 

 

 标签可以从 YAML 文件导入参数，或将参数导出到 YAML 文件，也可以用来删除参数，

标签在标签中时被视为私有。

 先新建一个yaml文件

 然后添加标签

 再写在node内

终端执行

报错解决

 (8条消息) RLException error loading rosparam tag_狗勾能有什么坏心思呢的博客-CSDN博客

 六个参数被传进去了（其中三个是节点 下的私有命名空间）

 

 导出参数

 然后执行

生成了一个这个文件

此处注意因为launch是XML格式的

所以rosparam在node之前执行

如果希望获取start_turtle.launch所有的参数

新建文件输入以下代码

 

 先启动乌龟launch

 再启动dump的launch

此时输出文件就有很多参数信息了

 

 

标签可以对节点分组，具有 ns 属性，可以让节点归属某个命名空间 

属性

• ns="名称空间" (可选)

• clear_params="true | false" (可选)

  启动前，是否删除组名称空间的所有参数(慎用....此功能危险)

2.子级标签

• 除了launch 标签外的其他标签

 实现：

启动两套乌龟GUI与键盘控制节点

 启动了两个小乌龟

 

 会启动两个终端

分别可以用键盘控制

标签是用于动态传参，类似于函数的参数，可以增强launch文件的灵活性 

属性

• name="参数名称"

• default="默认值" (可选)

• value="数值" (可选)

  不可以与 default 并存

• doc="描述"

  参数说明

2.子级标签

• 无

 需求：

需要设置多个参数，这些参数使用的是同一个值，比如说小车的长度

这样的话如果小车长度变化，直接修改arg即可

 

 动态传参