ROS 初級 - 解析 roslaunch 文件

1. roslaunch 命令

roslaunch 命令允許我們一次啓動 launch 文件中定義的多個 ROS 節點，啓動參數等在啓動文件（launch 文件）中配置，並且如果系統之前沒有啓動 roscore，則 roslaunch 會自動啓動它。

roslaunch 的命令行用法如下：

roslaunch [package] [filename.launch]

例如：

roslaunch beginner_tutorials turtlemimic.launch

其中 beginner_tutorials 是 turtlemimic.launch 文件中定義的一個節點，那 launch 文件是什麼呢？我們來看下。

2. 解析 launch 文件

簡單來說 launch 文件就是一堆節點和參數的集合，使用 launch 文件的目的是爲了一鍵啓動。因爲目前運行在機器人上的 ROS 系統一般都要同時運行多個節點，如果我們開機啓動時，一個一個的輸入命令來啓動每一個節點，想想就可怕，所以 ROS 系統就給我們提供了這麼一個 launch 文件，可以方便我們將要啓動的節點和對應的參數全部寫到這個文件中，然後使用 roslaunch 命令一鍵啓動！

一個 lanunch 文件例子：

<launch>
  <!-- local machine already has a definition by default.
       This tag overrides the default definition with
       specific ROS_ROOT and ROS_PACKAGE_PATH values -->
  <machine name="local_alt" address="localhost" default="true" ros-root="/u/user/ros/ros/" ros-package-path="/u/user/ros/ros-pkg" />
  <!-- a basic listener node -->
  <node name="listener-1" pkg="rospy_tutorials" type="listener" />
  <!-- pass args to the listener node -->
  <node name="listener-2" pkg="rospy_tutorials" type="listener" args="-foo arg2" />
  <!-- a respawn-able listener node -->
  <node name="listener-3" pkg="rospy_tutorials" type="listener" respawn="true" />
  <!-- start listener node in the 'wg1' namespace -->
  <node ns="wg1" name="listener-wg1" pkg="rospy_tutorials" type="listener" respawn="true" />
  <!-- start a group of nodes in the 'wg2' namespace -->
  <group ns="wg2">
    <!-- remap applies to all future statements in this scope. -->
    <remap from="chatter" to="hello"/>
    <node pkg="rospy_tutorials" type="listener" name="listener" args="--test" respawn="true" />
    <node pkg="rospy_tutorials" type="talker" name="talker">
      <!-- set a private parameter for the node -->
      <param name="talker_1_param" value="a value" />
      <!-- nodes can have their own remap args -->
      <remap from="chatter" to="hello-1"/>
      <!-- you can set environment variables for a node -->
      <env name="ENV_EXAMPLE" value="some value" />
    </node>
  </group>
</launch>

下面是一個簡單的 launch 文件格式，我帶你一步一步解析它的標籤用法：

<launch>
    <node .../>
    <rosparam .../>
    <param .../>
    <include .../>
    <env .../>
    <remap .../>
    <arg .../>
    <group>  </group>
</launch>

2.1 launch

launch 標籤是 launch 文件的根節點，它只作爲其他子標籤的容器，沒有其他功能。

<launch>
	...
</launch>

2.2 node

node 標籤指定一個將要運行的 ROS 節點，node 標籤可以說是 launch 文件中最重要的標籤，因爲我們配置 launch 文件的目的就是一次啓動多個 ROS node。

常見的用法如下：

<node name="bar1" pkg="foo_pkg" type="bar" args="--test" respawn="true" output="sceen">

name：節點名稱 bar1
pkg：節點所在的包 foo_pkg
type：節點類型是可執行文件（節點）的名稱，項目中必須要有一個相同名稱的可執行節點
args：命令行啓動參數 --test
respawn：是否自動重啓，true 表示如何節點未啓動，則自動重啓，false 則不重啓，默認 false
output：是否將節點信息輸出到屏幕，如果不設置該屬性，則節點信息會被寫入到日誌文件

在 node 標籤下頁可以嵌套使用以下標籤：

env：爲節點設置環境變量
remap：爲節點設置重映射參數
rosparam：爲節點加載 rosparam 文件
param：爲節點設置參數

2.3 param

在項目中某些參數需要經常改變，如果在程序中寫死了，以後我們每次修改參數都需要重新 build 一遍程序，非常麻煩，param 便籤給我們提供了一個傳遞參數的方法。

param 標籤定義一個將要被設置到參數服務器的參數，它的參數值可以通過文本文件、二進制文件或命令等屬性來設置，另外 param 標籤可以嵌入到 node 標籤中，以此來作爲該 node 的私有參數。

常見用法如下：

<param name="publish_frequency" type="double" value="10.0">

name：參數名稱 publish_frequency
type：參數類型 double，str，int，bool，yaml
value：參數值 10.0

param 標籤也可以爲一組 group 節點同時設置參數。

2.4 remap

remap 標籤提供了一種節點名稱的重映射方法，每個 remap 標籤包含一個元素名稱和一個新名稱，在系統運行後原始名稱會被替換爲新名稱。

常見用法如下：

<remap from="chatter" to="hello">

from：原始名稱
to：新名稱

可以這樣理解這個替換標籤：你有一個節點訂閱了「chatter」主題，但是你只有一個節點發布「hello」主題，而「hello」和「chatter」的類型相同，所以我們可以將「chatter」簡單地替換爲「hello」，從而實現訂閱「hello」主題。

2.5 machine

machine 標籤定義了節點所運行的機器信息，如果只是在本地運行節點則不需要配置這個標籤，它主要使用在 SSH 和遠程機器，不過也可以用來配置本地機器的相關信息。

常見用法如下：

<launch>
	<machine name="foo" address="foo-address" env-loader="/opt/ros/kinetic/env.sh" user="someone">
	<node machine="foo" name="footalker" pkg="test_ros" type="talker.py">
</launch>

name：機器名稱
address：機器的網絡地址
env-loader：設置機器的環境變量，必須是一個設置了所有要求變量的 shell 腳本
user：用戶名稱

2.6 rosparam

rosparam 標籤允許節點從參數服務器上 load、dump 和 delete YAML 文件，也可以使用在遠程機器上，需要注意的是 delete 必須在 load 或者 dump 之後進行。

常見用法如下：

# 參數較多使用 yaml 文件
<rosparam command="load" file="$(find rosparam)/example.yaml">
<rosparam command="delete" param="my/param">

# 傳遞數組
<rosparam param="a_list">[1, 2, 3, 4]</rosparam>

<rosparam>
	a: 1
	b: 2
</rosparam>
  
<arg name="whitelist" default="[3, 2]"/>
<rosparam param="whitelist" subt_value="True">$(arg whitelist)</rosparam>

command：load，dump，delete
file：參數文件的路徑
param：參數名稱
subt_value：是否允許在 YAML 中替換參數

補充下 yaml 文件基本用法，yaml 文件就是單純的來存儲啓動參數，格式如下：

a: 1
str: hello
c: 2.0

其中不需要指定變量類型，yaml 文件會自動確定類型。使用 yaml 文件的目的就是方便配置參數，如果有很多參數需要配置，不需要寫很多 rosparam 命令。

yaml 文件還有挺多複雜的寫法，後續項目中用到再總結出來。

2.7 include

include 類似編程語言中的 include 預處理，它可以導入其他 roslaunch 的啓動文件到當前 include 標籤所在的位置。

常見用法如下：

<include file="$(find package_name)/launch_file_name">

項目中使用絕對路徑不太方便，可以使用 find 來查找。

2.8 env

env 標籤可以在啓動的節點上設置環境變量，這個標籤基本只會使用在 launch、include、node、machine 這 4 個標籤內部，當使用在 launch 內部時，env 設置的環境標量會應用到內部定義的節點。

常見用法如下：

<env name="ENV_EXAMPLE" value="some value" />

name：環境變量名稱
value：環境變量值

2.9 test

test 標籤在語法上類似 node 標籤，但在功能上只表示當前的節點作爲測試節點去運行。

常見用法如下：

<test test-name="test_1" pkg="my_pkg" type="test_1.py" time-limit="10.0" args="--test1">

test-name：測試節點名稱
pkg：測試節點所在的包
type：測試節點類型
time-limit：超時時間
arg：測試節點啓動的命令參數

2.10 arg

arg 標籤表示啓動參數，該標籤允許創建更多可重用和可配置的啓動文件，其可以通過命令行、include 標籤、定義在高級別的文件這 3 種方式配置值。

arg 標籤聲明的參數不是全局的，只能在聲明的單個啓動文件中使用，可以當成函數的局部參數來理解。

常見用法如下：

# 1. 命令行傳遞啓動參數
roslaunch my_file.launch my_arg:=my_value

# 2. 定義時賦值
<arg name="arg_name" default="arg_name">
<arg name="arg_name" value="arg_name">

這兩者有點區別，命令行傳遞的 arg 參數可以覆蓋 default，但不能覆蓋 value。

# 3. 通過 launch 文件傳遞，兩個 launch 文件中的 arg 參數值必須相同！

# my_file.launch
<include file="include.launch">
	<arg name="hoge" value="fuga">
</include>

# include.launch
<launch>
	<arg name="hoge" value="fuga">
</launch>

注意 arg 和 param 標籤的區別：

arg：啓動時參數，只在啓動文件 launch 中有意義
param：運行時參數，存儲在參數服務器中

2.11 group

group 標籤可以方便的將一組配置應用到組內的所有節點，它也具有命名空間 ns 特點，可以將不同的節點放入不同的 namespace。

常見用法如下：

<group ns="namespace">
	<node pkg="pkg_name1" .../>
	<node pkg="pkg_name2" .../>
	...
</group>

配合 if 和 unless 使用：

if=value：value 爲 true 則包含內部信息
unless=value：value 爲 false 則包含內部信息

<group if="$(arg foo1)">
	<node pkg="pkg_name1" .../>
</group>

<group unless="$(arg foo2)">
	<node pkg="pkg_name2" .../>
</group>

當 foo1 == true 時包含其標籤內部
當 foo2 == false 時包含其標籤內部

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ROS 初級 - 解析 roslaunch 文件

1. roslaunch 命令

2. 解析 launch 文件

2.1 launch

2.2 node

2.3 param

2.4 remap

2.5 machine

2.6 rosparam

2.7 include

2.8 env

2.9 test

2.10 arg

2.11 group

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