【ROS学习笔记11】ROS元功能包与launch文件的使用

写在前面，本系列笔记参考的是AutoLabor的教程，具体项目地址在 这里

前言

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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)…

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一、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

先，新建一个功能包，不需要新增依赖，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：CMakeLists不可以有换行，否则会导致编译失败。

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

另请参考:

• http://wiki.ros.org/catkin/package.xml#Metapackages

举一个新建元功能包的示例：

想新建一个MetaPackage将上面三个功能包整合到一起，我们可以这样做，首先新建一个元功能包，并且不包含任何依赖。

这里直接为空就可以。

然后修改package.xml，如下：

然后修改CMakeLists.txt，如下：

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二、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。

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

示例效果如下：

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2.1 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文件已经被启用

2、子集标签

所有其他标签都是launch的子集标签

示例：

2.2 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

示例：

• 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

示例：

• ns=“xxx” (可选)

  在指定命名空间 xxx 中启动节点

示例：

• 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

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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

• 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

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示例：

2.4 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、子集标签

无

示例：

想使用python内置的键盘控制节点来控制乌龟的运动

rosrun teleop_twist_keyboard teleop_twist_keyboard.py

会产生冲突，因为

键盘控制输入的话题是/cmd_vel而乌龟控制输入所需要的话题是/hello/turtle1/cmd_vel，两者不同所以不能进行控制。

现在我们使用remap可以完成这一目的。

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2.5 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

• 无

示例效果如下：

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2.6 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

• 无

一个示例：

首先yaml文件这样设置

然后再导入yaml中的参数

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2.7 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

示例：

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2.8 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

• 无

3、示例

• launch文件传参语法实现,hello.lcaunch

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

• 命令行调用launch传参

  roslaunch hello.launch xxx:=值
  

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Reference

http://www.autolabor.com.cn/book/ROSTutorials/di-2-zhang-ros-jia-gou-she-ji/23-fu-wu-tong-xin/224-fu-wu-tong-xin-zi-ding-yi-srv-diao-yong-b-python.html