이번 포스팅에서는 한 번의 명령으로 여러 개의 노드를 동시에 실행할 수 있는 roslaunch 명령과, 그 명령을 수행하는 .launch 파일의 작성을 알아본다.

실제 응용 시에는 사용하는 센서들의 launch 파일이나 노드를 하나의 launch 파일에 포함시켜놓고, 그 하나만 실행시켜도 센서부터 알고리즘까지 한번에 실행될 수 있도록 한다. main_node.launch 하나만 실행시킴으로써 GPS, IMU, LiDAR와 이에 관한 스크립트 모두를 실행시키는 것이다.

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💻 명령어 roslaunch

• rosrun
  • 하나의 노드를 실행시킨다.
  • roscore 명령어를 실행한 뒤에 다른 터미널에서 따로 실행해야 한다.
• roslaunch
  • roscore 없이 하나 이상의 정해진 노드를 실행시킨다.
  • 패키지 파라미터, 노드 이름을 변경시킬 수 있거나, 노드 네임스페이스 설정, ROS_ROOT 및 ROSPACKAGE_PATH 설정, 환경 변수 설정 등 옵션을 줄 수 있다
• 태그별 옵션을 제공하는 XML기반의 .launch파일을 통한다. 해당 파일은 패키지 폴더 내 launch 폴더 안에 있어야 한다.
• 실행 명령어: roslaunch [패키지 이름] [roslaunch 파일명]

📌 namespace(네임스페이스)
변수 등이 정의된 공간이라 볼 수 있다. 예를 들어 정수형 값을 가지는 a라는 변수가 namespace AAA에도 있고 namespace BBB에도 있으면 두 변수는 각각 다른 변수로 취급한다. 일종의 '소속'이다.

📌 요소(Element)와 태그(Tag), 속성(Atribute)과 변수(Argument)
XML 뿐만 아니라, 웹페이지를 만드는 HTML도 대표적 태그 사용 언어이다. 사용되는 개념이 동일하므로 알아두면 좋다.
태그(Tag)는 꺽쇠(<, >)로 둘러싸인 것을 말하며, 시작태그와 종료태그로 구성되어 있다. 예를 들어 HTML에서 문단을 나누는 <p> 태그는 시작 태그, 끝 태그는 /가 붙은 </p> 태그이다. 일부 태그 중에는 줄바꿈 태그 <br> 처럼 종료 태그가 없는 것도 있다.
요소(Element)란 시작 태그부터 종료 태그까지 포함된 명령어 전부를 말한다. <p> 내용입니다 </p> 전체가 요소인 것이다.
속성(Attribute)란 시작 태그 안에서 사용되어 구체적인 명령을 말한다. 예를 들어 시작 태그가 <p align="center">라면 정렬을 의미하는 align이 속성이 되는 것이다.
변수(Argument)는 속성에 부여되는 구체적인 값이다. 앞선 예에서 center에 해당한다. 정렬 속성의 값을 중앙정렬로 한다는 뜻이 된다.

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📝 launch 파일의 예시

본격적으로 launch 파일을 작성해보기 전에, 예시 하나를 보며 익혀보자.
아래는 darknet_ros 패키지의 darknet_ros.launch 예시이다. 각 코드에 관한 설명은 차후 찬찬히 이어질 예정이다.

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<launch>
  <!-- Console launch prefix -->
  <arg name="launch_prefix" default=""/>
  <arg name="image" default="/camera/rgb/image_raw" />

  <!-- Config and weights folder. -->
  <arg name="yolo_weights_path"          default="$(find darknet_ros)/yolo_network_config/weights"/>
  <arg name="yolo_config_path"           default="$(find darknet_ros)/yolo_network_config/cfg"/>

  <!-- ROS and network parameter files -->
  <arg name="ros_param_file"             default="$(find darknet_ros)/config/ros.yaml"/>
  <arg name="network_param_file"         default="$(find darknet_ros)/config/yolov2-tiny.yaml"/>

  <!-- Load parameters -->
  <rosparam command="load" ns="darknet_ros" file="$(arg ros_param_file)"/>
  <rosparam command="load" ns="darknet_ros" file="$(arg network_param_file)"/>

  <!-- Start darknet and ros wrapper -->
  <node pkg="darknet_ros" type="darknet_ros" name="darknet_ros" output="screen" launch-prefix="$(arg launch_prefix)">
    <param name="weights_path"          value="$(arg yolo_weights_path)" />
    <param name="config_path"           value="$(arg yolo_config_path)" />
    <remap from="camera/rgb/image_raw"  to="$(arg image)" />
  </node>

</launch>

📌 <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
XML 선언부(XML Declaration)로, 파일의 내용이 XML 문서라는 뜻이다. 필수 요소는 아니나, 인코딩(encoding)을 위해 해당 내용을 넣어주는 것이 권고된다.

XML에서 주석은 <!-- 와 --> 내부에 작성한다

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🔖 roslaunch XML 파일 속 태그

<launch> 태그

• 파일 내용은 기본적으로 <launch> ~ </launch> 태그 내에 작성한다.
• <node>, <param>, <remap>, <machine>, <rosparam>, <include>, <env>, <test>, <arg>, <group>의 요소를 포함할 수 있다.

<node> 태그

• 실행해야 할 노드는 <node> 태그 내에 작성한다.
• 태그 안에 들어갈 수 있는 태그들 예시
  • <env> 태그: 노드의 환경변수 설정
  • <remap> 태그: 노드의 remapping 인자 설정
  • <rosparam>과 <param> 태그
    • 본디 <node> 태그 바깥에 사용되나, private name으로 사용 시에는 <node> 안쪽에서 사용 가능하다.
    • <rosparam> 태그: 해당 노드의 ~/local namespace에 rosparam 파일을 로드한다.
    • <param> 태그: 해당 노드의 ~/local namespace에 파라미터를 설정한다.
• 아래는 <node> 태그의 속성의 대표적 예이다.

속성명	내용
pkg	(필수) 패키지 이름
type	(필수) 실행할 노드 이름 또는 실행 파일
name	(필수) 노드의 실행 이름. 일반적으로는 type과 같음
args	노드에 인자를 전달
respawn	기본은 False. True로 설정 시 노드가 꺼졌을 때 자동으로 다시 실행됨
output	stdout/stderr를 내보내는 방법. 기본은 log로, $ROS_HOME/log에 작성. screen으로 설정 시 스크린(터미널)에 출력
launch-prefix	노드의 시작 인수 앞에 추가할 명령이나 인수

• 예시: 주석으로 설명을 달아두었으며, 위에서 본 darnet_ros 패키지 부분도 들어있다.

<node name="listener1" pkg="rospy_tutorials" type="listener.py" args="--test" respawn="true" />
  <!-- listener1이라는 이름의 노드를 실행함. -->
  <!-- rospy_toturials 패키지에서 listner.py라는 실행파일을 이용함. -->
  <!-- command-line 인자로 test를 추가함. 노드가 중단되었을 때 바로 재시작함 -->

<node pkg="darknet_ros" type="darknet_ros" name="darknet_ros" output="screen" launch-prefix="$(arg launch_prefix)">
  <!-- darknet_ros 패키지에서 darknet_ros이라는 이름의 노드를 실행함. -->
  <!-- 터미널 창에 출력을 표시하고 -->
  <!-- 다른 곳에 정의한 launch_prefix arg를 launch-prefix로 함 -->

<param> 태그

• 파라미터 서버에 파라미터를 정의한다.
• 파라미터의 값을 설정 시, 특정 값(value)를 직접 써넣을 수도 있고, 파일(textfile, binfile)이나 명령(command)을 사용할 수 있다.
• <node> 태그 내부에 사용할 시, 해당 파라미터는 private 파라미터로서 다뤄진다
• <param> 태그의 속성(Attributes)

속성명	내용
name	(필수) 파라미터 이름. namespace/name 형태로도 사용 가능함
value	파라미터의 값을 설정함. 이 속성 생략 시, binfile/textfile/command 중 하나가 반드시 쓰여야 함
type	파라미터의 타입을 설정함. 미설정 시 roslaunch가 알아서 할당
textfile	내용을 string의 형태로 읽고 저장함
command	내용을 string의 형태로 읽고 저장함

• 예

<param name="publish_frequency" type="double" value="10.0" />
  <!-- 이름은 publish_frequency로 하고, 그 값을 double 타입의 10.0으로 한다 -->
<param name="weights_path"          value="$(arg yolo_weights_path)" />
  <!-- 이름은 weights_path로 하고, -->
  <!-- 그 값을 yolo_weights_path의 이름을 가진 <arg> 태그의 값(value)로 함 -->

<rosparam> 태그

• 간단히 하면, <param> 태그와 마찬가지로 파라미터의 이름, 타입, 값을 설정한다.
• rosparam YAML 파일을 이용해 ROS Param Server로부터 파라미터를 로드하서나 덤핑할 수 있다. 삭제도 가능하다.
• <node> 태그 내부에 사용할 시, 해당 파라미터는 private 파라미터로서 다뤄진다
• <rosparam> 태그의 속성(Attributes)

속성명	내용
param	(필수) 파라미터 이름
command	rosparam의 command. 디폴트는 load. dump, delete 등의 다른 옵션이 있음
file	load, dump를 사용할 때 필요. rosparam 파일의 이름
ns	특정 네임스페이스

• 예시

<rosparam command="load" ns="darknet_ros" file="$(arg ros_param_file)"/>
  <!-- ros_param_file이라는 arg 태그에 지정된 파일 경로에서 불러옴(load)
  <!-- darknet_ros 의 네임스페이스를 이용함 --> 

<include> 태그

• 다른 roslaunch XML 파일을 현 파일로 불러올 수 있게 한다.
• 예를 들어 센서 실행 전용 launch 파일 sensors.launch 안에 LiDAR, GPS, IMU 각각의 launch 파일 rplidar_ros/rplidar.launch, ublox_gps/ublox_device.launch, myahrs_driver/myahrs_driver.launch을 include 시켜 함께 실행되는 것이다.
• <include>의 속성

속성명	내용
file	(필수) 불러올 파일의 이름
ns	해당 네임스페이스와 관련한 파일을 불러옴
clear_params, pass_all_args	둘 모두 기본은 false임. 자세 사항은 문서 참조

• 예

<include file="$(find ublox_gps)/launch/ublox_device.launch"/>
  <!-- ublox_gps 패키지에서 ublox_device.launch 파일을 불러와 함께 실행하라 -->

<remap> 태그

• 노드에서 사용 중인 ROS 변수 요소(노드, 토픽 등)의 이름을 변경한다.
• 속성
  • from 속성: 뒤에 원래 이름을 넣는다.
  • to 속성: 뒤에 바꿀 이름을 넣는다.
• 예

<remap from="chatter" to="hello"/>
  <!-- 노드에 hello로써 chatter 토픽을 연결함 -->

<env> 태그

• 노드에 환경 변수(경로, IP 등)를 설정한다.
• <launch>, <include>, <name> 등의 태그에도 들어갈 수 있는 태그이다.
• <env> 태그의 속성: name, value

<group> 태그

• 노드의 그룹을 묶어 설정을 편리하게 할 수 있다.
• ns 속성을 이용해 각각의 네임스페이스로 나눠 노드를 그룹으로 만들 수 있다.
• <remap> 태그를 활용해 각 그룹에 설정을 적용할 수도 있다.
• <launch> 태그 안에만 있다면 어떤 태그든 <group> 태그 안에 넣을 수 있다. (예: <node>, <param>, <include>, <arg> 등)
• <group> 태그의 속성

속성명	내용
ns	노드 그룹에 할당할 네임스페이스. global(권장 안함)/relative 가능
clear_params	launch 하기 전에 그룹의 네임스페이스의 파라미터들을 모두 삭제함. 매우 위험!

<arg> 태그

• command를 통해 전달되는 값을 미리 지정해 놓을 수 있다.
• global(전역)하지 않음에 주의한다. 단일 launch 파일에서만 유효하다.
• <arg> 태그의 속성

속성명	내용
name	(필수) 인수의 이름
default	인수의 기본값. value 속성과 함께 사용할 수 없음
value	인수의 값. default 속성과 함께 사용할 수 없음

• 예

<!-- 전달할 인수들을 선언해놓고 -->
<arg name="hoge" value="fuga" />
<arg name="image" default="/camera/rgb/image_raw" />

<!-- 정의해 놓은 인수를 읽어다 사용함 -->
<param name="param" value="$(arg hoge)"/>
  <!-- param이라는 이름의 파라미터에 인수 hoge의 값으로 지정해놓은 fuga를 할당함 -->
<remap from="camera/rgb/image_raw"  to="$(arg image)" />

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🔎 파라미터 확장 / 인수 치환

인수 치환 (Arguements Substitution) 혹은 파라미터 확장 (Parameter expansion)의 개념이 있다. 리눅스에서 ${이름}은 중괄호 안에 있는 변수로 바꾸라는 뜻이다. 예를 들어 USER라는 환경변수가 있고 그 값이 lumos 일 때 my name is ${USER}의 괄호 안의 값이 바뀌어 my name is lumos가 되는 것이다.

launch 파일을 작성할 때도 파라미터 확장이 곧잘 쓰인다. 앞서 본 예시들에서 언뜻 보았을 것이다. '~~의 값을 ~~로 한다'로 설명해두었는데, 그 말이 이 말이었다. roslaunch가 노드를 시작하기 전에, 태그 속성에서 대체할 인수를 가져올 수 있게 된다.

사용되는 형태를 살펴보자.

• $(env 환경변수값) : 입력해준 값으로 환경변수로 하여 그 값을 대체한다. env를 사용하면 태그에서 오버라이드가 불가하다.
• $(find pkg 패키지명) : 입력해준 이름에 해당하는 패키지를 찾아서 그 값으로 대체한다. package-relative path로 기술한다.
• $(arg 인자이름) : <arg> 태그에 정의되어 있는 해당 인자 이름의 값을 찾서 value로 그 값을 대체한다.

구체적인 사용 예시는 다음과 같다.

<arg name="my_foo" value="abc">
<param name="foo" value="$(arg foo)" />
  <!-- my_foo 라는 이름을 가진 arg 태그를 찾아가 그 값(abc)를 foo라는 파라미터의 값으로 사용한다. -->

<arg name="yolo_weights_path" default="$(find darknet_ros)/yolo_network_config/weights"/>
  <!-- darknet_ros 라는 패키지를 찾아 그 경로를 쓴다. -->
  <!-- 예를 들어 그 위치가 /home/catkin_ws/src/darknet_ros라고 하면 -->
  <!-- 결론적으로 yolo_weights_path라는 인자를 말하는 <arg> 태그의 default의 값은 -->
  <!-- /home/catkin_ws/src/darknet_ros/yolo_network_config/weights 인 것이다.--> 

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참고 문헌

• "roslaunch/XML," ROS Wiki
• leggedrobotics, "Darknet ROS," GitHub
• 표윤석, 조한철, 정려운, 임태훈. ROS 로봇 프로그래밍. 루비페이퍼
• "HTML의 구성요소 태그(Tag), 요소(Element), 속성(Attribute), 변수(Arguments)," homejjang.com