무작정 공부하기 - 혼자 공부하는 로봇 SW 따라하기 (3)

썸네일용

Ch3. ROS2 기본 명령 익히기

이 글에서는 Ch3에 나오는 내용인 ROS2 기본 명령 익히기를 알아보려고 한다. 먼저 기본적인 것들을 배우기 위해서 turtlesim이라는 패키지로 이야기를 시작하게 된다.

 

1. turtlesim 설치

먼저, turtlesim은 ROS를 설치할 때 desktop 버전을 선택했다면 설치되지만 그렇지 않았다면 다음의 명령어로 설치가 가능하다.

sudo apt install ros-humble-turtlesim

이후 humble로 전에 명령어를 설정을 하였으니, 이를 통해 ROS2를 활성화를 시켜주고, turtlesim 노드를 실행시키도록 하고자 한다. 

 

2. node 실행

'ros2 run <PKG Name> <Node Name>' 으로 노드를 실행할 수 있다.

ros2 run turtlesim turtlesim_node

 

3. ROS node

'ros2 node list' 라는 명령어를 친다면 현재 실행중인 노드를 확인 가능하다.

ros2 node list

또한 여기서 /turtlesim 의 정보를 확인하고 싶다면 'ros2 node info /turtlesim'을 통해 확인이 가능하다.

ros2 node info /turtlesim

/turtlesim
  Subscribers:
    /parameter_events: rcl_interfaces/msg/ParameterEvent
    /turtle1/cmd_vel: geometry_msgs/msg/Twist
  Publishers:
    /parameter_events: rcl_interfaces/msg/ParameterEvent
    /rosout: rcl_interfaces/msg/Log
    /turtle1/color_sensor: turtlesim/msg/Color
    /turtle1/pose: turtlesim/msg/Pose
  Service Servers:
    /clear: std_srvs/srv/Empty
    /kill: turtlesim/srv/Kill
    /reset: std_srvs/srv/Empty
    /spawn: turtlesim/srv/Spawn
    /turtle1/set_pen: turtlesim/srv/SetPen
    /turtle1/teleport_absolute: turtlesim/srv/TeleportAbsolute
    /turtle1/teleport_relative: turtlesim/srv/TeleportRelative
    /turtlesim/describe_parameters: rcl_interfaces/srv/DescribeParameters
    /turtlesim/get_parameter_types: rcl_interfaces/srv/GetParameterTypes
    /turtlesim/get_parameters: rcl_interfaces/srv/GetParameters
    /turtlesim/list_parameters: rcl_interfaces/srv/ListParameters
    /turtlesim/set_parameters: rcl_interfaces/srv/SetParameters
    /turtlesim/set_parameters_atomically: rcl_interfaces/srv/SetParametersAtomically
  Service Clients:

  Action Servers:
    /turtle1/rotate_absolute: turtlesim/action/RotateAbsolute
  Action Clients:

위 결과는 turtlesim node의 정보이다. 여기서 차차 확인하고자 하는 부분들을 보자면

/turtlesim 이라는 노드는 구독(subscriber)하는 것이 있으며, 발행(publisher)하는 것이 존재한다. 또한 Service와 Topic까지 존재한다. 이를 통해 이 노드를 실행할 때의 해당하는 토픽, 서비스, 액션의 이름을 알 수 있으며, 그때 사용하는 데이터의 형도 알 수 있다.

 

4. ROS Service

 : ROS의 서비스란 두 노드가 데이터를 주고 받는 방식 중에 하나로, 클라이언트가 서버에게 요청하면 응답을 받을 수 있는 방식을 서비스라고 하며, 이때 입력 혹은 출력 데이터는 있을 수도 있고 없을 수도 있다.

 

이후 새로운 터미널 창에서 다음과 같은 명령을 입력한다면 현재 사용가능한 서비스들이 나타나게 된다.

ros2 service list

이 중에서 service type 명령을 이용하면 서비스의 데이터 정의를 확인 가능함.

ros2 service type /turtle1/teleport_absolute

이 결과를 본다면 turtlesim 은 노드이자 패키지의 이름이며, 그 안의 srv는 service를 의미하기도 하면서 패키지가 위치하는 폴더에서의 srv라는 폴더명이기도 하다. 또한 TeleportAbsolute는 서비스의 데이터 정의임.

 

서비스의 정의는 srv 확장명을 가진 파일에 저장되며, 통상 해당 패키지의 srv 폴더에 위치하게 된다. 또한 ---를 통해서 위 아래로 나누는데, 윗부분은 서비스를 요청할 때의 데이터를 선언하고, 아랫부분은 서비스 서버가 응답할 때의 데이터를 선언하게 됨.

이 내용을 확인하고자 하면 다음과 같은 명령을 치면 됨.

ros2 interface show turtlesim/srv/TeleportAbsolute

여기서 x, y, theta의 형태로 데이터를 요청하고, 이를 반환은 하지 않는다는 것을 알 수 있다.

이후 이를 이용해 서비스를 요청해보자면, 다음과 같은 명령을 작성 가능함.

ros2 service call /turtle1/teleport_absolute turtlesim/srv/TeleportAbsolute "{x: 2, y: 2, theta: 1.57}"

이런 방식으로 결국 서비스를 요청하려면 'ros2 service call <service name> <service definition> "data"'의 방식을 이용하면 되며, 처음으로 되돌리고 싶다면 /reset 을 이용하면 됨.

아까 서비스들을 확인하는 장면에서 어떤 서비스들은 그냥 /service의 형태를 띄고, 어떤 서비스들은 /turtle1/service의 꼴을 가지고 있는데, 이는 name space로 거북이의 이름을 정해주고, 이 거북이(turtle)각각의 서비스를 구분해주고자 네임스페이스로 정해준 것이다.

 

ros2 service type /spawn
ros2 interface show turtlesim/srv/Spawn

이 명령어들을 통해서 spawn의 사용법을 알아본 뒤, 이를 이용해서 거북이를 하나 더 만들어보고자 한다.

ros2 service call /spawn turtlesim/srv/Spawn "{x: 1, y: 1, theta: 0, name: ''}"

이후 ros2 service list를 확인한다면 turtle1과 turtle2가 모두 있는 것을 확인 가능하다.

 

5. ROS Topic

 : 토픽은 요청(request)과 응답(response)으로 이루어진 서비스와 달리, 발행(publish)과 구독(subscribe)로 구성 되어있다.

구독과 발행이라는 이름처럼, 요청과 응답처럼 한번 요청하면 한번 응답하지 않고, 발생시키면 언제든지 구독하고, 구독하면 계속해서 정보를 받을 수 있는 시스템이다.

 

위에서 한 것처럼, 'ros2 topic list'를 통해 topic들의 list 확인이 가능함.

이때 'ros2 topic list -t'라고 치면 그 타입을 확인 할 수 있음.

이후 위에서 사용한것처럼 'ros2 topic info <topic>' 명령어를 통해 구독과 발행하는 노드의 개수를 확인 가능하며, 'ros2 topic list -v'를 통해 한번에 확인이 가능함.

앞에서 활용한 interface show 명령을 똑같이 이용한다면 엔터를 통해서 나누어져서 데이터를 알 수 있다.

토픽의 구독은 다음의 명령방식으로 가능하다.

ros2 topic echo /turtle1/pose

또한 발행은 첫번재 줄의 방식으로 가능하며, 예시는 두번째 줄과 같다.

ros2 topic pub -once(or rate <hz> <topic_name> <msg_type> "<args>"
ros2 topic pub --once /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: 0.0}}"

이후 이를 rqt_graph로 확인하면 다음과 같다.

 

6. ROS Action

마지막으로 Action에 대해서 알아보고자 한다.

Action은 액션을 제공하는 액션 서버(server)를 구현하는 노드에 클라이언트 노드에서 먼저 스스로 목표를 요청(request)하면 서버에서 응답(response)를 하는 방식이며, 이후 목표(goal)을 달성할 때까지 그 중간을 토픽으로 피드백을 해주는 것이다. 따라서 그 목표에 도달할 때까지 중간을 확인할 수 있으며 끝나면 결과(result)를 사용하게 된다.

 

그 예시로 한 터미널에선 turtlesim_node를 실행하고, 다른 터미널에선 turtle_teleop_key를 연 뒤, 화살표키로 turtle을 움직인다면, 다음과 같은 모습을 볼 수 있을 것이다.

그리고 이를 rqt_graph로 본다면 다음과 같을 것이다.

다른 터미널에서 액션을 확인하기 위해서 다음 명령어들을 입력 가능하다.

ros2 action list		//list 확인
ros2 action list -t		//info까지 확인

또한 위 처럼 interface show 명령어도 동일하다.

 

이후 액션에서 다른 점인 목표를 지정하기 위해선 send_goal를 지정하면 된다.

ros2 action send_goal <action_name> <action_type> <values>
ros2 action send_goal /turtle1/rotate_absolute turtlesim/action/RotateAbsolute "{theta: 3.14}"

이후 목표에 성공하면 Succeeded라는 글과 그 사이에 과정과 결과값까지 알 수 있다.

 

이후 다음에는 Ch4. Python으로 ROS2 토픽 다루기에 대해서 알아보고자 한다.