`ROS 2` launch és `ROS 2` egyéb haladó koncepciók¶

Bevezető¶

Az ROS 2 launch rendszere segíti a felhasználó által definiált rendszer konfigurációjának megadását, majd a konfiguráció szerinti végrehajtását. A konfigurációs lépés a következőket tartalmazza:

mely programok kerüljenek futtatásra,
milyen argumentumokat kapjanak a futtatott programok,
ROS-specifikus konvencióknak megfelelő összetevők, amelyek a komponensek könnyű újrahasznosíthatóságát teszik lehetővé.

Fontos megemlíteni továbbá, hogy a megoldás felügyeli az elindított folyamatokat, és képes reagálni a folyamatok futási állapotában bekövetkező változásokra.

Launch fájlok készítése történhet Python, XML, vagy YAML segítségével.

Előkészületek¶

Hozzuk létre a `example_launch_cpp` package-t¶

Ha esetleg már létezne a example_launch_cpp package akkor töröljük. (Gépteremben elképzelehető, hogy előző félévben valaki létrehozta.)

cd ~ && test -d "ros2_ws/src/example_launch_cpp" && echo Letezik || echo Nem letezik

rm -r  ~/ros2_ws/src/example_launch_cpp

Nyissunk egy új terminált, és source-oljuk a telepítést (ha nincs bashrc-ben), hogy a ros2 parancsok működjenek.

Navigáljunk az már létrehozott ros2_ws könyvtárba.

Fontos, hogy a csomagokat az src könyvtárban kell létrehozni, nem a munkaterület gyökerében. Tehát navigáljunk a ros2_ws/src mappába, és futtassuk a package létrehozó parancsot:

cd ~/ros2_ws/src

ros2 pkg create --build-type ament_cmake example_launch_cpp

A terminál egy üzenetet küld vissza, amely megerősíti a example_launch_cpp csomag és az összes szükséges fájl és mappa létrehozását.

Launch mappa¶

Hozzunk létre egy mappát a launch fájlok részére:

cd ~/ros2_ws/src/example_launch_cpp

mkdir launch

Launch fájl létrehozása¶

cd launch

code turtlesim_mimic_launch.py

Állítsunk össze egy launch fájlt a turtlesim csomag elemeivel, Python nyelv alkalmazásával.

PythonXML

from launch import LaunchDescription
from launch_ros.actions import Node

def generate_launch_description():
    return LaunchDescription([
        Node(
            package='turtlesim',
            namespace='turtlesim1',
            executable='turtlesim_node',
        ),
        Node(
            package='turtlesim',
            namespace='turtlesim2',
            executable='turtlesim_node',
            name='turtle2_green',
            parameters=[{'background_b': 160, 'background_g': 230, 'background_r': 0}],
        ),
        Node(
            package='turtlesim',
            executable='mimic',
            name='mimic',
            remappings=[
                ('/input/pose', '/turtlesim1/turtle1/pose'),
                ('/output/cmd_vel', '/turtlesim2/turtle1/cmd_vel'),
            ]
        )
    ])

<launch>
    <node
        pkg="turtlesim"
        ns="turtlesim1"
        exec="turtlesim_node"
        name="turtle1"/>

    <node
        pkg="turtlesim"
        ns="turtlesim2"
        exec="turtlesim_node"
        name="turtle2_green">
        <param name="background_b" value="160"/>
        <param name="background_g" value="230"/>
        <param name="background_r" value="0"/>
    </node>

    <node
        pkg="turtlesim"
        exec="mimic"
        name="mimic">
        <remap from="/input/pose" to="/turtlesim1/turtle1/pose"/>
        <remap from="/output/cmd_vel" to="/turtlesim2/turtle1/cmd_vel"/>
    </node>
</launch>

A fent leírt módon létrehozott launch fájl a korábbiakban megismert turtlesim csomag három node-ját indítja el. A cél két turtlesim ablak megnyitása, majd az egyik teknős mozgásának megismétlése a másik teknőssel. A két turtlesim node indításában mindössze a névtér (namespace) tér el. Az egyedi névterek alkalmazása lehetővé teszi két azonos node egyidejű elindítását névkonfliktus nélkül. Így mindkét teknős ugyanazon a topicon fogad utasításokat, és ugyanazon a topicon közli a helyzetét. Az egyéni névterek lehetővé teszik a két teknős üzeneteinek megkülönböztetését.

Az utolsó node szintén a turtlesim csomagból van, viszont a futtatható fájl eltér: mimic. Ez a csomópont ki van egészítve névmegfeleltetésekkel. Például az egyszerű /input/pose megfelelője ezesetben /turtlesim1/turtle1/pose és a korábban megismert /output/cmd_vel most /turtlesim2/turtle1/cmd_vel. Ez azt jelenti, hogy mimic feliratkozik a /turtlesim1/sim pose topic-ra, és újra publisholja úgy, hogy /turtlesim2/sim sebesség utasítása feliratkozzon rá. Tehát, turtlesim2 utánozni fogja turtlesim1 mozgását.

Kód részleteinek áttekintése¶

Ezek a kifejezések Python launch modulokat importálnak.

from launch import LaunchDescription
from launch_ros.actions import Node

Ezt követően kezdődik a launch leírása:

def generate_launch_description():
  return LaunchDescription([

  ])

A launch leírásban szereplő első két utasítás indítja a két turtlesim ablakot:

Node(
    package='turtlesim',
    namespace='turtle1',
    executable='turtlesim_node',
),
Node(
    package='turtlesim',
    namespace='turtle2',
    executable='turtlesim_node',
    name='turtle2_green',
    parameters=[{'background_b': 160, 'background_g': 230, 'background_r': 0}],
),

Végül megtörténik a mozgás utánzását megvalósító node indítása is:

Node(
    package='turtlesim',
    executable='mimic',
    name='mimic',
    remappings=[
      ('/input/pose', '/turtlesim1/turtle1/pose'),
      ('/output/cmd_vel', '/turtlesim2/turtle1/cmd_vel'),
    ]
)

`ROS2` launch használata¶

A létrehozott launch fájl elindítása az alábbi módon történik:

cd ~/ros2_ws/src/example_launch_cpp/launch # belépünk a launch fájlt tartalmazó mappába

ros2 launch turtlesim_mimic_launch.py

Két turtlesim ablak fog megnyílni, és a következő [INFO] kimenet lesz látható, felsorolva az indított node-okat:

[INFO] [launch]: Default logging verbosity is set to INFO
[INFO] [turtlesim_node-1]: process started with pid [11714]
[INFO] [turtlesim_node-2]: process started with pid [11715]
[INFO] [mimic-3]: process started with pid [11716]

Hogy kipróbáljuk az elindított rendszer működését, egy új terminálban hirdessünk olyan üzenetet, amellyel a turtle1 mozgatható:

ros2 topic pub -r 1 /turtlesim1/turtle1/cmd_vel geometry_msgs/msg/Twist "{linear: {x: 2.0, y: 0.0, z: 0.0}, angular: {x: 0.0, y: 0.0, z: -1.8}}"

Turtlesim

A fent bemutatott direkt módon kívül egy launch fájl futtatható csomag által is:

ros2 launch <csomag_megnevezése> <launch_fájl_neve>

Olyan csomagok esetében, amelyek launch fájlt tartalmaznak, érdemes létrehozni egy exec_depend függőséget a ros2launch csomagra vonatkozóan a csomag package.xml fájljában:

<exec_depend>ros2launch</exec_depend>

Ezzel biztosítható, hogy az ros2 launch parancs elérhető a csomag buildelése után.

Tanulmányozzuk az elindított rendszert¶

Úgy, hogy minden eddig elindított node fut, egy újabb terminálban futtassuk az rqt_graph eszközt, amely grafikusan szemlélteti a launch fájl segítségével kialakított rendszert:

rqt_graph

vagy a ros2 run paranccsal:

ros2 run rqt_graph rqt_graph

graph TD
    T1([turtlesim1/turtlesim]):::red --> P1[ /turtlesim1/turtle1/pose]:::light --> M1([mimic]):::red
    M1 --> C2[ /turtlesim2/turtle1/cmd_vel]:::light 
    C2 --> T2([turtlesim2/turtle2_green]):::red 

    n1([ /node]):::white -- publishes --> t[ /topic]:::white
    t -- subscribes --> n2([ /node]):::white


    classDef light fill:#34aec5,stroke:#152742,stroke-width:2px,color:#152742  
    classDef dark fill:#152742,stroke:#34aec5,stroke-width:2px,color:#34aec5
    classDef white fill:#ffffff,stroke:#152742,stroke-width:2px,color:#152742
    classDef red fill:#ef4638,stroke:#152742,stroke-width:2px,color:#fff

Adjuk hozzá a package-hez, hogy bárhonnan indíthassuk¶

cd ~/ros2_ws/src/example_launch_cpp

code .

A package.xml-hez a <test_depend> elé szúrjuk be következő sort:

<exec_depend>ros2launch</exec_depend>

A CMakeLists.txt-hez a ament_package() elé szúrjuk be következő 2 sort:

install(DIRECTORY launch
  DESTINATION share/${PROJECT_NAME})

Buildeljük a szokásos módon:

cd ~/ros2_ws

colcon build --packages-select example_launch_cpp --symlink-install

A buildelés után source-oljuk a telepítést:

source ~/ros2_ws/install/setup.bash

Ez a parancs most már bárhonnan kiadható:

ros2 launch example_launch_cpp turtlesim_mimic_launch.py

Házi feladat¶

Házi feladat

Készíts egy launch fájlt, amely a turtlesim csomagból elindít egy turtlesim ablakot, és egy teleop_turtle csomagból egy teleop_turtle_keyboard node-ot. A teleop_turtle_keyboard node segítségével a turtlesim ablakban mozgatható a teknős a billentyűzetről. A turtlesim háttere legyen piros. Készítsünk hozzá egy example_launch_py python csomagot, és indítsuk el a launch fájlt a csomagból.

Megjegyzés python csomagok esetén¶

Amennyiben SetuptoolsDeprecationWarning: setup.py install is deprecated hibaüzenetet kapunk, akkor a setuptools csomag downgrade-elése szükséges. Ellenőrizzük a setuptools csomag verzióját:

pip3 list | grep setuptools

Ha az eredmény újabb, mint 58.2.0, akkor downgrade-elni kell a setuptools csomagot:

pip install setuptools==58.2.0

ROS 2 launch és ROS 2 egyéb haladó koncepciók¶