본 블로그 포스팅은 https://www.youtube.com/@pinklab_studio/playlists
에서 현재 강의 중에 있는

ROS2 무작정 따라하기강의의 내용을 필자가 다시 복기하여 기록하는 내용에 관한 것이다.

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1. 작업개요

그간 다른공부를 좀 하느라 두달 가까이 ROS2 무작정 따라하기포스팅이 밀렸고 다시 시리즈를 이어서 복기를 하려니 조금 헤멘 감이 있었다.

역시 공부는 끊기면 안된다.
기존 내용을 다시 복기한 후 마지막 영상이
2-4.내가 정의한 메세지 사용해보기까지 진행했었고

이번 실습 파트는 2-5, 2-6에 관한 내용이다.

실습내용을 요약하면 아래와 같다.

1. 신규 패키지 my_second_package 생성

기존 my_first_package에 신규 노드(파이선파일)을 추가하는 것보다는 포스팅 텀이 길어졌기에 신규 패키지 my_second_package를 새로 생성해서

해당 패키지 내 실습 목표일 2종 이상의 토픽 핸들링 노드 작성을 수행한다.

2. 2종 이상의 토픽 핸들링

Subscriber : /turtel1/pose, /turtle1/cmd_vel 2개의 토픽을 수신

custom_msg : 커스텀 메세지 CmdAndPosVel로 Subscriber로 수신한 메세지 정보를 전달하는데

1) 단순 print : my_second_node.py에서는 CmdAndPosVel에 저장된 정보를 단순히 print

2) 별도 토픽으로 Publish : my_sec_subpub.py에서는 CmdAndPosVel에 저장된 정보를 1.0 sec 단위로 /cmd_and_pos_vel토픽 명으로 Publish

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2.신규 패키지 생성

my_second_package패키지의 생성은 이전 포스트 PinkLAB - 민형기 ROS2 응용 실습 1일차 - 패키지 만들기 를 참조하여
./[ROS_Workspace]/src폴더에서 아래의 명령어 수행을 통해 패키지 생성을 진행한다

$ ros2 pkg create --build-type ament_python --node-name my_second_node my_second_pkg --license Apache-2.0 

pkg create의 옵션별 설명은 아래와 같다.

1) --build-type : ROS2의 Python기반 패키지 생성 ament_python
2) --node-name : 생성할 패키지 안에 기본 노드를 하나 만듬 my_second_node로 노드를 하나 만들며, 해당 노드와 매칭되는 my_second_node.py파일이 자동 생성됨

3) --license : 패키지의 라이센스를 지정안하면 waring 메세지가 출력됨, 지정 가능한 옵션은 아래와 같다.

생성한 패키지 my_second_package에는 --node-name옵션으로 기본 노드파이썬 파일 my_second_node.py이 자동생성 및 등록되고 두번째 실습용 노드 파이썬 파일인 my_sec_subpub.py는 새로 생성해야 하며, 패키지 관리파일인 setup.py에 신규 노드로 등록을 해줘야 한다.

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3. my_second_node.py

/turtel1/pose, /turtle1/cmd_vel 두개의 토픽을 수신받아서 데이터를 처리한 뒤

커스텀 메세지 CmdAndPosVel으로 처리된 데이터를 저장하고, 이를 단순 print하는 코드를 작성한다.

라이브러리 import

import rclpy as rp #ros2 사용을 위한 python 라이브러리
from rclpy.node import Node #ros2에서 노드 작성시 필요한 라이브러리

# ros2 run turtlesim turtlesim_node 터틀심 노드 구동
# ros2 topic list 터틀심 노드 구동 후 Pub/Sub토픽 리스트 확인
# Sub할 토픽 항목 : /turtle1/pose, /turtle1/cmd_vel

# 각 항목별 토픽의 메세지 타입 확인하기
# ros2 topic type /turtle1/pose : turtlesim/msg/Pose
# ros2 topic type /turtle1/cmd_vel : geometry_msgs/msg/Twist
from turtlesim.msg import Pose
from geometry_msgs.msg import Twist

# 임의 커스텀 메세지 : my_first_package_msgs의 커스텀 메세지
from my_first_package_msgs.msg import CmdAndPosVel

라이브러리는 크게 ROS2-Python을 사용하기 위한
rclpy, rclpy.node 라이브러리

그리고 나머지 3개는 메세지타입을 다루기 위한 라이브러리 이다.

이때 어떤 메세지를 사용해야 할 지?
에 대한것은 주석으로 메세지를 찾는 명령어를 주석으로 달았다.

main 구문

def main(args=None):
    rp.init(args=args) #ros2 노드 초기화 + 명령줄 구문으로 node조정이 가능함

    #클래스 SecondNode의 설계도에 맞춰 `my_second_node`를 인스턴스화
    my_second_node = SecondNode() 
    rp.spin(my_second_node) #객체 `my_second_node`를 반복 호출

    #키보드 인터럽트(ctrl+c)들어오면 아래 명령 수행됨
    my_second_node.destroy_node() #노드 삭제 및 노드 기능 종료
    rp.shutdown()

if __name__ == '__main__':
    main() # main 함수 구동

main 함수는 ros2 Node에 대한 초기화 / 구동방식 / 종료 방법에 관한 코드를 포함한다

여기서 rp.init(args=args)는 ROS 2 노드를 초기화하면서, 노드가 커맨드 라인에서 전달된 인자를 받아들여 실행 중에 해당 인자에 따라 노드의 동작을 조정할 수 있도록 설정하는 역할을 한다.

노드의 구동방식(설계도) $\rightarrow$ 클래스 설계 부

class SecondNode(Node): #클래스 SecondNode는 Node클래스를 상속함

    def __init__(self):
        super().__init__('my_second_node') #노드 이름명 정의
        self.sub_topic_1 = self.create_subscription(
            msg_type=Pose,
            topic= '/turtle1/pose',
            callback= self.callback_pose,
            qos_profile=10,
        )
        self.sub_topic_2 = self.create_subscription(
            msg_type=Twist,
            topic='/turtle1/cmd_vel',
            callback=self.callback_cmd_val,
            qos_profile=10
        )
        # 커스텀 메세지는 print용으로만 구현하기
        self.cmd_pos_val = CmdAndPosVel()

    # Pose의 메세지 타입 내 인자 확인하기
    # ros2 interface show turtlesim/msg/Pose
    def callback_pose(self, msg):
        # 커스텀 메세지 CmdAndPosVel의 pose_x에 msg.x인자값 넘기기
        self.cmd_pos_val.pose_x = msg.x
        self.cmd_pos_val.pose_y = msg.y

        self.cmd_pos_val.linear_vel = msg.linear_velocity
        self.cmd_pos_val.angular_vel = msg.angular_velocity

    # Twist의 메세지 타입 내 인자 확인
    # ros2 interface show geometry_msgs/msg/Twist
    def callback_cmd_val(self, msg):
        self.cmd_pos_val.cmd_vel_linear = msg.linear.x
        self.cmd_pos_val.cmd_vel_angular = msg.angular.z

        print(self.cmd_pos_val) #입력받은 메세지 항목 전체 출력

노드의 작동 방식을 설계하는 것은 class를 통해 정의하며,
위 코드를 해석한다면

1) subscriber로 topic을 수신하는데 이때 2종의 topic를 수신한다.

각 topic의 Quality of Service (QoS) 정책은 Message queue를 10개로 제한하는 정책으로, 최신 10개의 메세지만을 히스토리에 유지해 통신 안정성과 성능을 보증한다.

2) 각각의 subscriber는 topic를 수신 시 정의한 callback function : callback_pose, callback_cmd_val을 호출하고

호출된콜백 함수는 수신받은 topic 메세지 내 인자값들을 추출 $\rightarrow$ 사용자 정의 메세지 타입 CmdAndPosVel객체의 클래스 변수에 각각 데이터를 전달한다.

3.1 my_second_node.py 구동

패키지 빌드 + 등록

아래의 명령어를 신규 커맨드창을 열고 차례로 입력하여 수정한 my_second_pkg를 빌드하고 빌드한 package내 새로 생성된 node를 등록한다.

$ humble # -> 예전 포스팅에서 ros2활성화를 위해 등록한 커스텀 명령어
$ colcon build --packages-select my_second_pkg # `my_second_pkg` 패키지만 선택해서 빌드
$ r2pkgsetup # -> 예전 포스팅에서 변경된 패키지 정보를 현재 셀에서 인식 가능하게 등록

노드 구동

1) bash 1번 스크립트

$ humble
$ ros2 run turtlesim turtlesim_node #터틀심 노드 구동

2) bash 2번 스크립트

$ r2pkgsetup
$ ros2 run my_first_package my_publisher #터틀심 제어 퍼블리셔 구동

3) bash 3번 스크립트

$ r2pkgsetup
$ ros2 rum my_second_pkg my_second_node #실습목표 노드 구동

노드 구성 분석

1) bash 4번 스크립트

$ r2pkgsetup
$ ros2 topic list # 현재 실행중인 토픽 리스트 확인

2) bash 5번 스크립트

$ r2pkgsetup
$ rqt_graph #현재 구동중인 도드 간 연결 구성도 확인

총 3개의 노드 turtlesim_publisher, turtle1, my_second_node에서 각각의 메세지가 전달되는 구조를 확인할 수 있다.

이때 my_second_node는 실습 목표처럼 2개 이상의 topic을 구독중인 것을 확인할 수 있다.

4. my_sec_subpub.py

코드의 전체 구조는 3. my_second_node.py를 거의 따르며, 커스텀 메세지 CmdAndPosVel타입으로 /cmd_and_pos_vel토픽을 Publish하는 기능을 추가하는 것이기에 변경된 코드 부분만 하이라이트 하겠다.

class SecondNode(Node): #클래스 SecondNode는 Node클래스를 상속함

    def __init__(self):
        super().__init__('my_second_node') #노드 이름명 정의
        self.sub_topic_1 = self.create_subscription(
            msg_type=Pose,
            topic= '/turtle1/pose',
            callback= self.callback_pose,
            qos_profile=10,
        )
        self.sub_topic_2 = self.create_subscription(
            msg_type=Twist,
            topic='/turtle1/cmd_vel',
            callback=self.callback_cmd_val,
            qos_profile=10
        )
        # 커스텀 메세지를 퍼블리싱 하기
        self.pub_topic = self.create_publisher(
            msg_type=CmdAndPosVel,
            topic='/cmd_and_pos_vel',
            qos_profile=10
        )
        #타이머 형태로 퍼블리싱 하려고 타이머 주기 설정
        self.timer_period = 1.0 
        self.timer = self.create_timer(
            timer_period_sec=self.timer_period,
            callback=self.timer_callback,
        )
        self.cmd_pos_val = CmdAndPosVel() #Sub메세지를 여기에 담는다.

    # Pose의 메세지 타입 내 인자 확인하기
    # ros2 interface show turtlesim/msg/Pose
    def callback_pose(self, msg):
        # 커스텀 메세지 CmdAndPosVel의 pose_x에 msg.x인자값 넘기기
        self.cmd_pos_val.pose_x = msg.x
        self.cmd_pos_val.pose_y = msg.y

        self.cmd_pos_val.linear_vel = msg.linear_velocity
        self.cmd_pos_val.angular_vel = msg.angular_velocity

    # Twist의 메세지 타입 내 인자 확인
    # ros2 interface show geometry_msgs/msg/Twist
    def callback_cmd_val(self, msg):
        self.cmd_pos_val.cmd_vel_linear = msg.linear.x
        self.cmd_pos_val.cmd_vel_angular = msg.angular.z

    # 타이머 콜백 함수를 통해 커스텀 메시지 타입의 토픽을 발행
    def timer_callback(self):
        # self.cmd_pos_val여기에 있는 메세지 정보를 퍼블리싱해라
        self.pub_topic.publish(msg=self.cmd_pos_val)

기존의 클래스 설계도 SecondNode에서
토픽 퍼블리싱을 위한 기능 pub_topic
토픽 발행주기를 다루는 기능 timer
을 추가하고 timer의 콜백 함수 timer_callback에서 Publish를 수행한다.

설계한 신규노드 my_sec_subpub.py setup.py 수행

위 사진처럼 , '노드명' = 패키지명.파이썬파일명:main' 순으로 추가하면 된다.

4.1 my_sec_subpub.py 구동

패키지 빌드 + 등록

신규 노드 my_sec_subpub_node를 my_second_pkg에 신설했으니 아래의 명령어를 다시 수행한다.

$ humble # -> 예전 포스팅에서 ros2활성화를 위해 등록한 커스텀 명령어
$ colcon build --packages-select my_second_pkg # `my_second_pkg` 패키지만 선택해서 빌드
$ r2pkgsetup # -> 예전 포스팅에서 변경된 패키지 정보를 현재 셀에서 인식 가능하게 등록

노드 구동

1) bash 1번 스크립트

$ humble
$ ros2 run turtlesim turtlesim_node #터틀심 노드 구동

2) bash 2번 스크립트

$ r2pkgsetup
$ ros2 run my_first_package my_publisher #터틀심 제어 퍼블리셔 구동

3) bash 3번 스크립트

$ r2pkgsetup
$ ros2 rum my_second_pkg my_sec_subpub_node #실습목표 노드 구동

이번에는 print기능을 삭제하고 신규 토픽으로 퍼블리싱을 하는 것이기에 위 코드까지만 수행하면 구동이 잘 되고있는지 확인하기 어렵다.

4) bash 4번 스크립트

$ r2pkgsetup
$ ros2 topic list #신규 토픽이 발행중인지 확인하기

5) bash 5번 스크립트

$ r2pkgsetup
$ ros2 topic echo /cma_and_pos_vel #신규토픽 `/cmd_and_pos_vel` 메세지를 확인하기

위와 같이 신규 발행중인 토픽 : /cmd_and_pos_vel을 echo옵션으로 디버그를 수행해야 제대로 발행되는지 여부를 확인할 수 있다.

rqt_graph 기능을 사용하면 신규 발행중인 토픽 : /cmd_and_pos_vel을 확인할 수 있다.

오랜만에 포스트를 다시 이어가려니 민형기교수님 진도가 많이 앞서나가고 있기에 빨리빨리 해야겠다....