古月居ROS2学习笔记——launch

Launch文件

每当我们运行一个ROS节点，都需要打开一个新的终端运行一个命令。机器人系统中节点很多，每次都这样启动好麻烦呀。有没有一种方式可以一次性启动所有节点呢？答案当然是肯定的，那就是Launch启动文件，它是ROS系统中多节点启动与配置的一种脚本。
Launch文件是基于Python描述的
核心目的是启动节点，在命令行中输入的各种参数，在launch文件中也有很多的代码模板，还可以是使用Python原有的编程功能。

$ ros2 run learning_launch simple.launch.py
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from launch import LaunchDescription #Launch文件的描述类
from launch_ros.actions import Node #节点启动的描述类

def generate_launch_description():
	return LaunchDescription([
	Node(
		package='learning_topic'
		executable='topic_helloworld_pub'
	),
	Node(
		package='learning_topic'
		executable='topic_helloworld_sub'
	),
	])
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# 配置一个节点的启动
# 节点所在的功能包
# 节点的可执行文件
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示例

我们想要运行一个Rviz可视化上位机，并且加载某一个配置文件，使用命令行的话，是这样的：

$ ros2 run rviz2 rviz2 -d <PACKAGE-PATH>/rviz/turtle_rviz.rviz
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命令后边还得跟一长串配置文件的路径，如果放在launch文件里，启动就优雅很多了：

$ ros2 launch learning_launch rviz.launch.py
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代码解析
learning_launch/rviz.launch.py

import os
from ament_index_python.packages import get_package_share_directory
from launch import LaunchDescription
from launch_ros.actions import Node

def generate_launch_description():
	rviz_config=os.path.join(
	get_package_share_directory('learning_launch'),
	'rviz',
	'turtle_rviz.rviz'
	)
	return LaunchDescription([
	Node(
		package='rviz2', #节点所在功能包
		executable='rviz2', #可执行文件
		name='rviz2', #对节点重新命名
		arguments=['-d',rviz_config] #加载命令行参数
	)
	])
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资源重映射

ROS社区中的资源非常多，当我们使用别人代码的时候，经常会发现通信的话题名称不太符合我们的要求，能否对类似的资源重新命名呢？

为了提高软件的复用性，ROS提供了资源重映射的机制，可以帮助我们解决类似的问题。

举例：启动一个终端，运行如下例程，很快会看到出现了两个小海龟仿真器界面；再打开一个终端，发布如下话题，让海龟1动起来，海龟2也会一起运动：

$ ros2 launch learning_launch remapping.launch.py
$ ros2 topic pub -- turtlesim1/turtle1/cmd_vel geometry_msgs/msg/Twist "{linear: {x: 2.0, y: 0.0, z: 0.0}, angular: {x: 0.0, y: 0.0, z: 1.8}}"
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learning_launch/remapping.launch.py

from launch import LaunchDescription
from launch_ros.actions import Node

def geneate_launch_description():   # 自动生成launch文件的函数
	return LaunchDesrcription(      # 返回launch文件的描述信息
		Node(                       # 配置一个节点的启动 
			paskage='turtlesim',    # 节点所在的功能包
			namespace='turtlesim1', # 节点所在的命名空间 
			executable='turtlesim_node',   # 节点的可执行文件名
			name='sim'
		),
		Node(
			paskage='turtlesim',
			namespace='turtlesim2',
			executable='turtlesim_node',
			name='sim'
		)
		Node(
			paskage='turtlesim',
			executable='mimic',
			name='mimic'
			remappings=[
				('/input/pose','/turtlesim1/turtle1/pose'),
				('/output/cmd_vel','turtlesim2/turtle1/cmd_vel')
			]
		)
		)
'''
运行此launch文件后，使用ros2 topic list查询服务可知，现在正在运行的话题有：
/turtlesim1/turtle1/cmd_vel
/turtlesim1/turtle1/color_sensor
/turtlesim1/turtle1/pose
/turtlesim2/turtle1/cmd_vel
/turtlesim2/turtle1/color_sensor
/turtlesim2/turtle1/pose
...
前面的1和2就是launch文件里面设置的命名空间！
功能包中的mimic节点的功能就是订阅位置话题，然后转化成速度指令发送出去，因此当控制海龟1运动时，海龟2也运动！
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ROS参数设置

$ ros2 launch learning_launch parameters.launch.py
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在启动的海龟仿真器中，我们看到背景颜色被改变了，这个颜色参数的设置就是在launch文件中完成的。

from launch import LaunchDescription                   # launch文件的描述类
from launch.actions import DeclareLaunchArgument       # 声明launch文件内使用的Argument类
from launch.substitutions import LaunchConfiguration, TextSubstitution

from launch_ros.actions import Node                    # 节点启动的描述类


def generate_launch_description():                     # 自动生成launch文件的函数
   background_r_launch_arg = DeclareLaunchArgument(
      'background_r', default_value=TextSubstitution(text='0')     # 创建一个Launch文件内参数（arg）background_r
   )
   background_g_launch_arg = DeclareLaunchArgument(
      'background_g', default_value=TextSubstitution(text='84')    # 创建一个Launch文件内参数（arg）background_g
   )
   background_b_launch_arg = DeclareLaunchArgument(
      'background_b', default_value=TextSubstitution(text='122')   # 创建一个Launch文件内参数（arg）background_b
   )

   return LaunchDescription([                                      # 返回launch文件的描述信息
      background_r_launch_arg,                                     # 调用以上创建的参数（arg）
      background_g_launch_arg,
      background_b_launch_arg,
      Node(                                                        # 配置一个节点的启动
         package='turtlesim',
         executable='turtlesim_node',                              # 节点所在的功能包
         name='sim',                                               # 对节点重新命名
         parameters=[{                                             # ROS参数列表
            'background_r': LaunchConfiguration('background_r'),   # 创建参数background_r
            'background_g': LaunchConfiguration('background_g'),   # 创建参数background_g
            'background_b': LaunchConfiguration('background_b'),   # 创建参数background_b
         }]
      ),
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以上例程我们在launch文件中一个一个的设置参数，略显麻烦，当参数比较多的时候，建议使用参数文件进行加载。
learning_launch/parameters_yaml.launch.py

import os

from ament_index_python.packages import get_package_share_directory  # 查询功能包路径的方法

from launch import LaunchDescription   # launch文件的描述类
from launch_ros.actions import Node    # 节点启动的描述类


def generate_launch_description():     # 自动生成launch文件的函数
   config = os.path.join(              # 找到参数文件的完整路径
      get_package_share_directory('learning_launch'),
      'config',
      'turtlesim.yaml'
      )

   return LaunchDescription([          # 返回launch文件的描述信息
      Node(                            # 配置一个节点的启动
         package='turtlesim',          # 节点所在的功能包
         executable='turtlesim_node',  # 节点的可执行文件名
         namespace='turtlesim2',       # 节点所在的命名空间
         name='sim',                   # 对节点重新命名
         parameters=[config]           # 加载参数文件
      )
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这里的config路径对应的文件内容是：

/turtlesim2/sim:
ros_parameters:
	background_b: 0
	background_g: 0
	background_r: 0
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Launch文件包含

在复杂的机器人系统中，launch文件也会有很多，此时我们可以使用类似编程中的include机制，让launch文件互相包含。
learning_launch/namespaces.launch.py

import os

from ament_index_python.packages import get_package_share_directory  # 查询功能包路径的方法

from launch import LaunchDescription                 # launch文件的描述类
from launch.actions import IncludeLaunchDescription  # 节点启动的描述类
from launch.launch_description_sources import PythonLaunchDescriptionSource
from launch.actions import GroupAction               # launch文件中的执行动作
from launch_ros.actions import PushRosNamespace      # ROS命名空间配置
def generate_launch_description():                   # 自动生成launch文件的函数
   parameter_yaml = IncludeLaunchDescription(        # 包含指定路径下的另外一个launch文件
      PythonLaunchDescriptionSource([os.path.join(
         get_package_share_directory('learning_launch'), 'launch'),
         '/parameters_nonamespace.launch.py'])
      )

   parameter_yaml_with_namespace = GroupAction(      # 对指定launch文件中启动的功能加上命名空间
      actions=[
         PushRosNamespace('turtlesim2'),
         parameter_yaml]
      )

   return LaunchDescription([                        # 返回launch文件的描述信息
      parameter_yaml_with_namespace
   ])

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功能包编译配置

一定不要忘记，编写完aunch文件后要在setup.py里面的data_files里面添加这些文件的路径，否则在编译的过程中系统不会把这些文件拷贝到安装空间里面去（install）。

    data_files=[
        ('share/ament_index/resource_index/packages',
            ['resource/' + package_name]),
        ('share/' + package_name, ['package.xml']),
        (os.path.join('share', package_name, 'launch'), glob(os.path.join('launch', '*.launch.py'))),
        (os.path.join('share', package_name, 'config'), glob(os.path.join('config', '*.*'))),
        (os.path.join('share', package_name, 'rviz'), glob(os.path.join('rviz', '*.*'))),
    ],
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