ROS运行管理

发布于 2023-11-23  544 次阅读


内容纲要

ROS运行管理

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,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;
  • 掌握launch文件的使用语法;
  • 理解什么是ROS工作空间覆盖,以及存在什么安全隐患;
  • 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。

ROS元功能包

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)。


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 ....

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

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(demo)
find_package(catkin REQUIRED)
catkin_metapackage()

PS:CMakeLists.txt 中不可以有换行。


另请参考:

ROS节点运行管理launch文件

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。

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="turtlesim" type="turtlesim_node"     name="myTurtle" output="screen" />
    <node pkg="turtlesim" type="turtle_teleop_key"  name="myTurtleContro" output="screen" />
</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

PS:本节主要介绍launch文件的使用语法,launch 文件中的标签,以及不同标签的一些常用属性。


另请参考:

launch文件标签之launch

<launch>标签是所有 launch 文件的根标签,充当其他标签的容器

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

launch文件标签之node

<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

  • 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,可以设置为 log 日志文件,或 screen 屏幕,默认是 log

2.子级标签

  • 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

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

  • 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

2.子级标签

  • env 环境变量设置
  • arg 将参数传递给被包含的文件

launch文件标签之remap

用于话题重命名

1.属性

  • from="xxx"

    原始话题名称

  • to="yyy"

    目标名称

2.子级标签

launch文件标签之param

<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<node>标签中时,相当于私有命名空间。

1.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 '.' 的数字解析未浮点型,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

launch文件标签之rosparam

<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,<rosparam>标签在<node>标签中时被视为私有。

1.属性

  • 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)

2.子级标签

launch文件标签之group

<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

  • 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

launch文件标签之arg

<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

  • 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

3.示例

launch文件传参语法实现,hello.launch

<launch>
    <arg name="xxx" />
    <param name="param" value="$(arg xxx)" />
</launch>

命令行调用launch传参

  roslaunch hello.launch xxx:=值
世界のネズミは彼らが望むものに依存し、彼らは彼ら自身から誰も求めません
最后更新于 2023-11-23