ROS2 노드 시뮬레이션

작성한 offboard_node.py를
ROS 2 Humble + PX4 SITL + Gazebo Classic 환경에서 실행하는 과정이다.

Ubuntu 22.04 에서 진행하였다.

• PX4 SITL: 드론 비행 컨트롤러를 소프트웨어로 시뮬레이션

• Gazebo Classic: 실제 물리환경/드론 모델을 시뮬레이션

• MAVROS2 (mavros_node): PX4와 ROS 2 노드를 연결해주는 브릿지

ROS의 'Node'

Node = ROS 그래프 안에서 실행되는 프로세스/객체

offboard_node.py 구조

from rclpy.node import Node

class OffboardTakeoffNode(Node):   # 노드 정의
    def __init__(self):
        super().__init__('offboard_takeoff')   # 노드 이름 : "offboard_takeoff"

def main(args=None):              # 노드 실행 함수
    rclpy.init(args=args)
    node = OffboardTakeoffNode()  # 노드 객체 생성
    rclpy.spin(node)              # 노드를 ROS2 이벤트 루프에 등록
    rclpy.shutdown()

설치 & 준비

ROS 2 Humble + 의존 패키지 설치

# ROS 2 Humble 설치 후 기본 빌드 도구
sudo apt update
sudo apt install -y python3-colcon-common-extensions python3-rosdep \
                    python3-colcon-mixin python3-vcstool build-essential

# ROS 2 workspace 준비
mkdir -p ~/colcon_ws/src
cd ~/colcon_ws

MAVROS 및 메시지 패키지 설치

sudo apt install -y ros-humble-mavros ros-humble-mavros-msgs

# GeographicLib 데이터셋 설치 (MAVROS 필수)
sudo /opt/ros/humble/lib/mavros/install_geographiclib_datasets.sh

PX4 + Gazebo Classic 설치

cd ~
git clone https://github.com/PX4/PX4-Autopilot.git --recursive
cd PX4-Autopilot
# PX4 SITL + Gazebo Classic 빌드 및 실행
make px4_sitl gazebo-classic

→ 이 터미널은 PX4 SITL 프로세스를 유지해야 한다.

offboard_control 패키지 준비

패키지 구조

~/colcon_ws/src/offboard_control/
 ├── package.xml
 ├── setup.py
 ├── setup.cfg
 ├── resource/offboard_control
 └── offboard_control
     ├── __init__.py
     └── offboard_node.py   # 실행하고자 하는 코드 

offboard_control 패키지 작성 (VSCode)

code 명령어가 설치되어 있지 않다면 먼저 설치한다.

sudo snap install --classic code

colcon 워크스페이스를 VSCode로 연다.

code ~/colcon_ws

→ colcon_ws 디렉토리가 VSCode에서 열리게 되며,
그 안의 offboard_control 패키지에서 코드 작성이 가능하다.

빌드 과정

cd ~/colcon_ws
rm -rf build/ install/ log/        
colcon build --merge-install       # 패키지 빌드
source /opt/ros/humble/setup.bash  # ROS 2 환경
source install/setup.bash          # 워크스페이스 반영

확인 :

ros2 pkg executables offboard_control
# → offboard_control  offboard_node

실행 과정

PX4 SITL + Gazebo 실행

cd ~/PX4-Autopilot
make px4_sitl gazebo-classic

MAVROS 실행

# 예시 (14540 리슨, 14557 송신 패턴)
ros2 run mavros mavros_node --ros-args \
  -p fcu_url:=udp://:14540@127.0.0.1:14557 \
  -p gcs_url:=udp://@127.0.0.1:14550

Offboard 노드 실행

source /opt/ros/humble/setup.bash
source ~/colcon_ws/install/setup.bash
ros2 run offboard_control offboard_node

실행 결과 확인

setpoint 퍼블리시 속도:

ros2 topic hz /mavros/setpoint_position/local
________________________________________________

# 출력 (예시)
average rate: 20.001
	min: 0.049s max: 0.051s std dev: 0.00033s window: 22
average rate: 20.003
	min: 0.049s max: 0.051s std dev: 0.00032s window: 43
average rate: 20.001
	min: 0.049s max: 0.051s std dev: 0.00035s window: 63
average rate: 20.001
	min: 0.049s max: 0.051s std dev: 0.00033s window: 84
average rate: 20.001
	min: 0.049s max: 0.051s std dev: 0.00032s window: 104
average rate: 20.002
	min: 0.049s max: 0.051s std dev: 0.00033s window: 125

FCU 상태:

ros2 topic echo /mavros/state --once
________________________________________________

# 출력 (예시)
header:
  stamp:
    sec: 1756090198
    nanosec: 986522381
  frame_id: ''
connected: true
armed: true
guided: false
manual_input: false
mode: OFFBOARD
system_status: 4

실제 위치:

ros2 topic echo /mavros/local_position/pose --once
# z ≈ 3.0 m

________________________________________________

# 출력 (예시)
header:
  stamp:
    sec: 1756090242
    nanosec: 425380024
  frame_id: map
pose:
  position:
    x: 0.06275475025177002
    y: -0.06464655697345734
    z: 2.9876708984375
  orientation:
    x: 0.0025375570402642223
    y: 0.006539057863229459
    z: 0.0002385090157231988
    w: -0.999975411273047

착륙하기

비행 모드로 착륙(PX4)

# 자동 착륙 모드
ros2 service call /mavros/set_mode mavros_msgs/srv/SetMode "{custom_mode: 'AUTO.LAND'}"
# 땅에 닿으면 시동 해제
ros2 service call /mavros/cmd/arming mavros_msgs/srv/CommandBool "{value: false}"

PX4에 'AUTO.LAND' 모드 전환 요청 → 비행 컨트롤러(PX4) 가 자체 알고리즘으로 착륙 절차 수행.