ROS Basics(2. Topic, Publisher)

이 포스트는 theconstructsim.com의 ROS BASICS 를 참고하였습니다.

https://youtu.be/DBFYZRMLr70

 

이번 포스트에서 다룰 내용은

- ROS topic이 뭔지 알고, 이것을 어떻게 사용하는지 알기

- publisher가 뭔지 알고, 어떻게 만드는지 알기

- topic message가 뭔지 알고, 어떻게 동작하는지 알기

 

 

Part 1 : Publisher

다음 예제에서는 앞으로 모든 예제들을 포함할 my_examples_pkg 라고 하는 rospackage를 만들것입니다. 만드는 방법은 다음과 같습니다. (이전 포스트에서 설정을 했다면 $ cd ~/catkin_ws/src 는 $ cs로, $ cd ~/catkin_ws &&  catkin_make는 $ cm 으로 대체할 수 있습니다)

 

$ cd ~/catkin_ws/src

$ catkin_create_pkg my_examples_pkg rospy std_msgs

$ cd ~/catkin_ws && catkin_make

$ rospack profile

$ roscd my_examples_pkg

$ mkdir scripts

 

우리는 예제 python script를 scripts 디렉토리에 저장할 것입니다.

 

$ cd scripts

$ gedit simple_topic_publisher.py

 

simple_topic_publisher.py라는 파일을 만들고, 다음과 같이 편집합니다.

 

#! /usr/bin/env python

import rospy
from std_msgs.msg import Int32 

rospy.init_node('topic_publisher')
pub = rospy.Publisher('/counter', Int32, queue_size=1)
rate = rospy.Rate(2)
count = Int32()
count.data = 0

while not rospy.is_shutdown(): 
  pub.publish(count)
  count.data += 1
  rate.sleep()

- Ubuntu 18.04 이하 (ROS melodic, Kinetic 등)을 사용하면 첫 번째 줄의 주석을 #! /usr/bin/env python 으로, 20.04 이상 부터는 #! /usr/bin/env python3 을 사용해야 커맨드 창에서 파이썬 파일을 실행할 수 있습니다

 

편집 후, 실행 권한을 부여하고, 실행해봅니다.

 

$ sudo chmod +x simple_topic_publisher.py

$ rosrun my_examples_pkg simple_topic_publisher.py

 

실행 해보면 아무 일도 일어나지 않는데, 사실 이게 맞습니다. 위 코드는 단지 /counter 이라는 이름의 topic을 만든 것이고, 1씩 증가하는 Int 형식의 변수를 계속 publish하는 코드입니다.

 

node들은 어떤 정보를 다른 node로 publish하기 위해 topic을 사용합니다. 우리는 이 topic 목록을 확인하고 싶으면 아무때나 rostopic list 명령으로 확인할 수 있고, 해당 topic에 대한 정보는 rostopic info, 그 topic의 데이터를 보고싶으면 rostopic echo 명령으로 볼 수 있습니다.

 

$ rostopic list

$ rostopic info /counter

$ rostopic echo /counter

 

 

출력되는 데이터는 std_msgs/Int32 라는 자료형으로 publish되었으며, 이 정보를 publish하는 node는 topic_publisher입니다. 아직 이 topic을 listen하는 node는 없으므로 subscribers node는 없습니다.

이제, 위 코드에 대한 자세한 설명을 보겠습니다.

 

#! /usr/bin/env python

import rospy                               # Import the Python library for ROS
from std_msgs.msg import Int32             # Import the Int32 message from the std_msgs package

rospy.init_node('topic_publisher')         # Initiate a Node named 'topic_publisher'
pub = rospy.Publisher('/counter', Int32, queue_size=1)    
                                           # Create a Publisher object, that will publish on the /counter topic
                                           # messages of type Int32

rate = rospy.Rate(2)                       # Set a publish rate of 2 Hz
count = Int32()                            # Create a var of type Int32
count.data = 0                             # Initialize 'count' variable

while not rospy.is_shutdown():             # Create a loop that will go until someone stops the program execution
  pub.publish(count)                       # Publish the message within the 'count' variable
  count.data += 1                          # Increment 'count' variable
  rate.sleep()                             # Make sure the publish rate maintains at 2 Hz

 

기본적으로, 이 코드가 하는 것은 node를 초기화 하고, publisher를 만드는데, 이 publisher는 계속 증가하는 정수값을 '/counter'라는 이름의 topic으로 계속 publish합니다. 요약하자면,

 

"publisher는 topic으로 메세지를 계속 publish하는 node" 입니다. 그렇다면, topic이란?

 

topic은 ROS node들이 publish하거나 정보를 읽을 수 있는 pipe처럼 동작하는 채널입니다.

 

rostopic echo 옵션에는 가장 최근의 데이터만 볼 수 있는 옵션이 있습니다. rostopic echo 명령으로 데이터를 확인하면 그 데이터가 계속 출력되는데, 만약 이 데이터가 복잡하거나 많은 경우, 데이터를 확인하기에 귀찮아지는 경우가 있습니다.

 

$ rostopic echo <topic_name> -n1

 

 

Messages

이미 눈치채셨겠지만, topic은 messages를 통해 정보를 다룹니다. messages에는 매우 다양한 종류가 있는데, 이 예제의 경우 std_msgs 패키지의 Int32라는 message입니다. 우리는 원하는 타입의 message를 직접 만들 수도 있지만, 가능하면 기본적으로 제공되는 message를 사용하는 것을 권장합니다.

 

다른 여러가지 messages는 아래 링크를 참조하세요

wiki.ros.org/std_msgs

std_msgs - ROS Wiki

 

어떤 message에 대한 정보를 커맨드 창에서 확인하고 싶으면, 다음 명령으로 확인하면 됩니다.

 

$ rosmsg show <message>

 

우리 예제에서는 std_msgs/Int32를 사용했으므로, 다음과 같이 확인해볼 수 있습니다.

 

$ rosmsg show std_msgs/Int32

 

위 명령어를 실행하면

 

int32 data

 

라는 출력만 나오는데, 이는 위 데이터 형식은 int32 자료형의 데이터 하나만 갖고있다는 것입니다.

 

 

이제 예제를 하나 수행해보겠습니다.

 

1 위의 예제에서 작성했던 simple_topic_publisher.py를 수정합니다.

- 시뮬레이션으로 로봇을 제어할 것인데, 이 로봇을 제어하는 topic의 이름은 /cmd_vel 입니다. 이전 포스팅에서 다운받았던 로봇 시뮬레이션 패키지를 실행해서 확인 할 것인데, 다음 명령으로 이 시뮬레이션 패키지를 실행합니다.

$ roslaunch turtlebot3_fake turtlebot3_fake.launch

위 명령 입력 시 rviz가 실행되며 로봇이 나타날 것입니다.

 

2. rosmsg show와 rostopic info 명령으로 topic /cmd_vel의 정보를 확인하고, 이에 맞게 python code를 수정합니다. 이 topic의 경우 geometry_msgs/Twist이기 때문에 var=Twist() 이런 식으로 변수를 선언해야 합니다.

 

3. 이 로봇은 differential drive 로봇입니다. 따라서 x축의 병진 속도와 z축의 각속도만으로 로봇의 움직임을 제어합니다. 로봇의 속도 단위는 m/sec와 rad/sec이므로, 속도 값은 0에서 1 사이의 값을 할당하세요.

 

 

- simple_topic_publisher.py를 실행하는 launch파일을 작성하고, 실행합니다.

 

 

 

 

 

 

예제의 답은 아래와 같습니다. 미리 확인하지 마시고 한번 직접 해보신 후 확인하시기 바랍니다.

 

 

 

 

---

 

 

 

 

 

python code입니다

 

#! /usr/bin/env python

import rospy
from geometry_msgs.msg import Twist

rospy.init_node('cmd_publisher')
pub = rospy.Publisher('/cmd_vel', Twist, queue_size=1)
rate = rospy.Rate(2)
var = Twist()
var.linear.x = 0.5
var.angular.z = 0.3

while not rospy.is_shutdown():
    pub.publish(var)
    rate.sleep()

 

launch 파일입니다.

<launch>
  <node pkg="my_examples_pkg" type="simple_topic_publisher.py" name="cmd_pub_node" output="screen"/>
</launch>

 

 

실행 화면입니다.