ROS基础学习-ROS运行管理

ROS运行管理

1. ROS运行管理简述

ROS是多进程(节点)的分布式框架，一个完整的ROS系统实现：

可能包含多台主机；
每台主机上又有多个工作空间(workspace)；
每个的工作空间中又包含多个功能包(package)；
每个功能包又包含多个节点(Node)，不同的节点都有自己的节点名称；
每个节点可能还会设置一个或多个话题(topic)…

在这里插入图片描述
在多级层深的ROS系统中，其实现与维护可能会出现一些问题，比如，
1.如何关联不同的功能包----（元功能包）
2.繁多的ROS节点应该如何启动----（launch文件）
3.功能包、节点、话题、参数重名时应该如何处理----（重名问题的解决）
4.不同主机上的节点如何通信----（分布式通信）

本章主要内容介绍在ROS中上述问题的解决策略(见本章目录)，预期达成学习目标也与上述问题对应：

掌握元功能包使用语法；
掌握launch文件的使用语法；
理解什么是ROS工作空间覆盖，以及存在什么安全隐患；
掌握节点名称重名时的处理方式；
掌握话题名称重名时的处理方式；
掌握参数名称重名时的处理方式；
能够实现ROS分布式通信。

2. ROS元功能包

场景:完成ROS中一个系统性的功能，可能涉及到多个功能包，比如实现了机器人导航模块，该模块下有地图、定位、路径规划…等不同的子级功能包。那么调用者安装该模块时，需要逐一的安装每一个功能包吗？

显而易见的，逐一安装功能包的效率低下，在ROS中，提供了一种方式可以将不同的功能包打包成一个功能包，当安装某个功能模块时，直接调用打包后的功能包即可，该包又称之为元功能包(metapackage)。

2.1 概念

MetaPackage是Linux的一个文件管理系统的概念。是ROS中的一个虚包，里面没有实质性的内容，但是它依赖了其他的软件包，通过这种方法可以把其他包组合起来，我们可以认为它是一本书的目录索引，告诉我们这个包集合中有哪些子包，并且该去哪里下载。

例如：

sudo apt install ros-noetic-desktop-full 命令安装ros时就使用了元功能包，该元功能包依赖于ROS中的其他一些功能包，安装该包时会一并安装依赖。
还有一些常见的MetaPackage：navigation moveit! turtlebot3 …

2.2 作用

方便用户的安装，我们只需要这一个包就可以把其他相关的软件包组织到一起安装了。

2.3 实现

step1：首先:新建一个功能包
step2：然后:修改package.xml ,内容如下:

<exec_depend>被集成的功能包</exec_depend>
…
<export>
<metapackage />
</export>

step3：最后:修改 CMakeLists.txt,内容如下:

cmake_minimum_required(VERSION 3.0.2)
project(demo)
find_package(catkin REQUIRED)
catkin_metapackage()

只留上述四行即可，其余全删除

另可参考:
http://wiki.ros.org/catkin/package.xml#Metapackages

3. ROS-launch文件

关于 launch 文件的使用我们已经不陌生了，在第一章内容中，就曾经介绍到:

一个程序中可能需要启动多个节点，比如:ROS 内置的小乌龟案例，如果要控制乌龟运动，要启动多个窗口，分别启动 roscore、乌龟界面节点、键盘控制节点。如果每次都调用 rosrun 逐一启动，显然效率低下，如何优化?

采用的优化策略便是使用roslaunch 命令集合 launch 文件启动管理节点，并且在后续教程中，也多次使用到了 launch 文件。

3.1. ROS节点管理launch文件

3.1.1 概念

launch 文件是一个 XML 格式的文件，可以启动本地和远程的多个节点，还可以在参数服务器中设置参数。

3.1.2 作用

简化节点的配置与启动，提高ROS程序的启动效率。

3.1.3 使用

以 turtlesim 为例演示

step1.新建launch文件
在功能包下添加 launch目录, 目录下新建 xxxx.launch 文件，编辑 launch 文件

<launch>
<node pkg=“turtlesim” type=“turtlesim_node” name=“myTurtle” output=“screen” />
<node pkg=“turtlesim” type=“turtle_teleop_key” name=“myTurtleContro” output=“screen” />
</launch>

step2.调用 launch 文件