【ROS】—— ROS运行管理 ——元功能包与launch文件（八）

前言

本系列将依托赵虚左老师的ROS课程，写下自己的一些心得与笔记。
课程链接:https://www.bilibili.com/video/BV1Ci4y1L7ZZ
讲义链接:http://www.autolabor.com.cn/book/ROSTutorials/index.html
文章可能存在疏漏的地方，恳请大家指出。

1. 元功能包

1.1 应用场景

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)。

1.2 概念

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。

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

1.3 实现

首先:新建一个功能包
然后:修改package.xml ,内容如下:

 <exec_depend>被集成的功能包exec_depend>
 .....
 <export>
   <metapackage />
 export>

最后:修改 CMakeLists.txt,内容如下:

cmake_minimum_required(VERSION 3.0.2)
project(meta_mine)
find_package(catkin REQUIRED)
catkin_metapackage()

就是保留CMakeLists.txt里的前三句,剩下的都删掉,再加上catkin_metapackage()
注意:
各行之间不能留有空行,否则会失败;第四行后也不要有空行.

navigation的package.xml

<package format="2">
    <name>navigationname>
    <version>1.17.2version>
    <description>
        A 2D navigation stack that takes in information from odometry, sensor
        streams, and a goal pose and outputs safe velocity commands that are sent
        to a mobile base.
    description>
    <maintainer email="[email protected]">Michael Fergusonmaintainer>
    <maintainer email="[email protected]">David V. Lu!!maintainer>
    <maintainer email="[email protected]">Aaron Hoymaintainer>
    <author>[email protected]author>
    <author>Eitan Marder-Eppsteinauthor>
    <license>BSD,LGPL,LGPL (amcl)license>  
    <url>http://wiki.ros.org/navigationurl>

    <buildtool_depend>catkinbuildtool_depend>

    <exec_depend>amclexec_depend>
    <exec_depend>base_local_plannerexec_depend>
    <exec_depend>carrot_plannerexec_depend>
    <exec_depend>clear_costmap_recoveryexec_depend>
    <exec_depend>costmap_2dexec_depend>
    <exec_depend>dwa_local_plannerexec_depend>
    <exec_depend>fake_localizationexec_depend>
    <exec_depend>global_plannerexec_depend>
    <exec_depend>map_serverexec_depend>
    <exec_depend>move_baseexec_depend>
    <exec_depend>move_base_msgsexec_depend>
    <exec_depend>move_slow_and_clearexec_depend>
    <exec_depend>navfnexec_depend>
    <exec_depend>nav_coreexec_depend>
    <exec_depend>rotate_recoveryexec_depend>
    <exec_depend>voxel_gridexec_depend>

    <export>
        <metapackage/>
    export>
package>

navigation的CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.0.2)
project(navigation)
find_package(catkin REQUIRED)
catkin_metapackage()

2. ROS节点运行管理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。

使用
以 turtlesim 为例演示

1.新建launch文件

在功能包下添加 launch目录, 目录下新建 xxxx.launch 文件，编辑 launch 文件

<launch>
    <node pkg="helloworld" type="demo_hello" name="hello" output="screen" />
    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t1"/>
    <node pkg="turtlesim" type="turtle_teleop_key" name="key1" />
launch>

2.调用 launch 文件

roslaunch 包名 xxx.launch

注意:roslaunch 命令执行launch文件时，首先会判断是否启动了 roscore,如果启动了，则不再启动，否则，会自动调用 roscore

2.1 launch文件标签之launch

1.属性

- deprecated = "弃用声明"
告知用户当前 launch 文件已经弃用

2.子级标签

所有其它标签都是launch的子级

2.2 launch文件标签之node

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)

1.属性

属性	说明
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)
output="log	screen" (可选)

ns="xxx" (可选)在指定命名空间 xxx 中启动节点
ns主要用于设置节点的命名空间,避免重名问题

    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t1" output="screen" ns="hello"/>

2.子级标签

属性	说明
env	环境变量设置
remap	重映射节点名称
rosparam	参数设置
param	参数设置

2.3 launch文件标签之include

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

属性	说明
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

<launch>
    <include file="$(find hellovscode)/launch/start_01.launch"/>
launch>

2.子级标签

属性	说明
env	环境变量设置
arg	将参数传递给被包含的文件

2.4 launch文件标签之remap

用于话题重命名
1.属性

属性	说明
from=“xxx”	原始话题名称
to=“yyy”	目标名称

这里插入一下:
键盘控制在ROS中运用频繁,但turtlesim中的键盘控制并不非常实用,ROS的teleop_twist_keyboard功能包具有较好的键盘控制功能.
melodic版本的安装命令如下:

sudo apt-get install ros-melodic-teleop-twist-keyboard

运行方式:

rosrun teleop_twist_keyboard teleop_twist_keyboard.py 

---

启动乌龟GUI节点之后,再启动键盘控制,运行如下:
话题/cmd_vel未能连接上,用rostopic list查看话题名称,发现乌龟中的话题名称为/turtle1/cmd_vel,话题名称不一致.所以无法连接上.

这时就需要将话题名称进行修改,就运用到remap的功能了.(注意:第三行末尾不加"/")

<launch>
    >
    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t1" output="screen" >
        <remap from = "/turtle1/cmd_vel" to = "/cmd_vel"/>

再次运行,出现以下信息,就可以控制运动了.

Reading from the keyboard  and Publishing to Twist!
---------------------------
Moving around:
   u    i    o
   j    k    l
   m    ,    .

For Holonomic mode (strafing), hold down the shift key:
---------------------------
   U    I    O
   J    K    L
   M    <    >

t : up (+z)
b : down (-z)

anything else : stop

q/z : increase/decrease max speeds by 10%
w/x : increase/decrease only linear speed by 10%
e/c : increase/decrease only angular speed by 10%

CTRL-C to quit

currently:	speed 0.5	turn 1.0 

2.5 launch文件标签之param

标签主要用于在参数服务器上设置参数，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，在标签中时，相当于私有命名空间。
1.属性

属性	说明
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: ①如果包含 ‘.’ 的数字解析未浮点型，否则为整型 ②" true" 和 “false” 是 bool 值(不区分大小写) ③其他是字符串

有两种设置方式:

<launch>

    <param name="param_A" type="int" value="1"/>
    >
    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t1" output="screen" >
        <remap from = "/turtle1/cmd_vel" to = "/cmd_vel"/>
        
        <param name="param_B" type="int" value="1"/>
    node>
     >
    <node pkg="turtlesim" type="turtle_teleop_key" name="key1" output="screen" />
launch>

在标签中时，相当于私有命名空间"/t1"

2.6 launch文件标签之rosparam

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。

1.属性

属性	说明
command=“load / dump / delete” (可选，默认 load)	加载、导出或删除参数
file=“$(find xxxxx)/xxx/yyy…”	加载或导出到的 yaml 文件
param=“参数名称”
ns=“命名空间” (可选)

参数的导入同样有两种格式
yaml 内容

bg_R:  100
bg_G:  50
bg_B:  255

注意冒号后面要加空格

    <rosparam command="load"  file="$(find hellovscode)/launch/params.yaml"/>
    >
    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t1" output="screen" >
        <remap from = "/turtle1/cmd_vel" to = "/cmd_vel"/>
        
        <param name="param_B" type="int" value="1"/>
        <rosparam command="load"  file="$(find hellovscode)/launch/params.yaml"/>
    node>

参数的导出

<rosparam command="dump"  file="$(find hellovscode)/launch/params1.yaml"/>

params1.yaml文件内容

bg_B: 255
bg_G: 50
bg_R: 100
param_A: 1
rosdistro: 'melodic

  '
roslaunch:
  uris: {host_yuan_legion_y9000p_iah7h__34145: 'http://yuan-Legion-Y9000P-IAH7H:34145/',
    host_yuan_legion_y9000p_iah7h__35573: 'http://yuan-Legion-Y9000P-IAH7H:35573/',
    host_yuan_legion_y9000p_iah7h__45191: 'http://yuan-Legion-Y9000P-IAH7H:45191/',
    host_yuan_legion_y9000p_iah7h__45741: 'http://yuan-Legion-Y9000P-IAH7H:45741/',
    host_yuan_legion_y9000p_iah7h__45933: 'http://yuan-Legion-Y9000P-IAH7H:45933/',
    host_yuan_legion_y9000p_iah7h__46793: 'http://yuan-Legion-Y9000P-IAH7H:46793/'}
rosversion: '1.14.13

  '
run_id: 2ab008c6-8c3a-11ed-946b-0242c2614154
t1: {background_b: 255, background_g: 86, background_r: 69, bg_B: 255, bg_G: 50, bg_R: 100,
  param_B: 1}

可能会出现参数不完全的情况
需要新建一个launch文件(dump.launch):

<launch>
    <rosparam command="dump"  file="$(find hellovscode)/launch/params1.yaml"/>
launch>

先运行带参数的launch文件,再运行dump.launch,最后会获得完整的参数

2.7 launch文件标签之group

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
1.属性

属性	说明
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

启动两对乌龟 GUI与键盘控制节点

<launch>
    
    <group ns="first">
        >
        <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t1" output="screen" ns="hello"/>
        >
        <node pkg="turtlesim" type="turtle_teleop_key" name="key1" />
    group>
    <group ns="second">
        >
        <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t1" output="screen" ns="hello"/>
        >
        <node pkg="turtlesim" type="turtle_teleop_key" name="key1" />
    group>
launch>

2.8 launch文件标签之arg

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
1.属性

属性	说明
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

launch文件传参语法实现

<launch>
    
    <arg name="car_length" default="0.55"/>

    <param name="A" value="$(arg car_length)"/>
    <param name="B" value="$(arg car_length)"/>
    <param name="C" value="$(arg car_length)"/>
launch>

命令行调用launch传参

roslaunch hello.launch xxx:=值