6. rostopic, rosmsg, publisher, subscriber, package

지지난 강의의 마지막 부분에 등장했던 /cmd_vel을 기억하시나요?

이는 command velocity의 약자로, 바퀴가 돌아가는 속도를 지정하여 로봇을 이동시킬 수 있는 topic입니다.

이번 시간에는 topic이 무엇인지와 topic의 주체가 되는 publisher, subscriber에 대해 배워봅니다.

우선, 예제를 먼저 실행시켜보겠습니다.

drive_forward 예제

몇가지 설정을 해줍니다.

$ roscd topic_tutorial
$ cd src && chmod +x *
$ cd ../
$ cd launch && chmod +x *

이제는 익숙한 gazebo_world

$ roslaunch gcamp_gazebo gazebo_world.launch

새 터미널을 열고 예제를 실행시켜봅니다.

$ roslaunch topic_tutorial example1.launch
... logging to /home/kimsooyoung/.ros/log/4ba42dba-4f1e-11eb-bcd5-9cb6d08bf543/roslaunch-kimsooyoung-XPS-13-9370-26434.log
Checking log directory for disk usage. This may take a while.
Press Ctrl-C to interrupt
Done checking log file disk usage. Usage is <1GB.

started roslaunch server http://localhost:36011/

SUMMARY
========

PARAMETERS
 * /rosdistro: melodic
 * /rosversion: 1.14.10

NODES
  /
    DriveForward (topic_tutorial/example_1.py)

ROS_MASTER_URI=http://localhost:11311

process[DriveForward-1]: started with pid [26457]
[INFO] [1609827784.715571, 0.000000]: ==== DriveForward node Started, move forward during 10 seconds ====

[WARN] [1609827794.715846, 770.036000]:  10 seconds left, Stop!! 
[DriveForward-1] process has finished cleanly
log file: /home/kimsooyoung/.ros/log/4ba42dba-4f1e-11eb-bcd5-9cb6d08bf543/DriveForward-1*.log
all processes on machine have died, roslaunch will exit
shutting down processing monitor...
... shutting down processing monitor complete
done

gazebo 상의 로봇이 5초간 전진한 후 멈출 것입니다!! 이 내부적으로 어떤 작업이 이루어졌는지 rqt_graph로 살펴봅시다.

drive_forward라는 새로운 node가 생겼고, 이것이 로봇에게 움직이라는 명령을 준 것 같습니다!! 중간에 cmd_vel도 보이네요, 결론부터 말하자면, 본 예제는 gazebo 시뮬레이션 상의 로봇에게 cmd_vel topic publish를 한 것 입니다.

ROS Topic 설명

앞선 rqt_graph에서 각 노드들 사이에 화살표는 데이터가 오고 간다는 것을 의미하며, 이를 topic이라 지칭합니다. 정의에 따르면, topic은 ros에서는 데이터가 오가는 길(Bus)의 이름입니다.데이터가 오가는 길

rostopic 개념도

image from : ROBIN ROBOTICS

topic은 기본적으로 데이터를 송신(publish)하는 node와 데이터를 수신(subscribe)하는 node가 지정되어 단방향(publisher ⇒ subscriber)으로 메세지를 전달합니다.

추가 자료 : subscriber와 publisher가 등록되는 과정

rosmsg

publisher와 subscriber가 데이터를 주고받는 상황을 다시 생각해봅시다.

ROS 로봇 프로그래밍 시에는 다양한 센서 데이터들이 다뤄집니다.

센서 뿐만 아니라, 제어 데이터도 주고 받아야 하죠

ROS에서는 주로 사용되는 이러한 데이터 형식을 message 형태로 제공하며, 사용자가 직접 커스터마이징할 수도 있습니다!!

앞서 사용한 cmd_vel topic은 다음과 같이 geometry_msgs/Twist 형식의 message를 사용합니다.

2차원 평면에서 움직이는 로봇을 위한, 선속도, 각속도를 포함하고 있답니다.

출처 : http://docs.ros.org/

내가 만들고자 하는 topic이 어떤 message type을 사용해야 할 지 선택하기 위한 방법은 다음과 같습니다.

오픈소스 프로젝트를 참고 합니다. (거의 대부분의 경우, 만들고자 하는 기능은 다른 사람도 작업해뒀을 확률이 높습니다.)

정말 새로운 센서이거나, 특별한 기능의 구현이 필요할 경우, 혹은 기존의 메세지들 중 취합하여 통합된 형태를 만들고 싶다면 ⇒ 직접 메세지를 선언합니다.

본 강의에서는 2번은 다루지 않겠습니다. 링크로 대체합니다.

그럼 1번의 접근법으로, 우리가 사용한 drive_forward node는 어떤 message type을 사용했는지 살펴봅시다!

$ roscore

# 새 터미널을 열고
$ rosrun topic_tutorial cmdvel_pub_endless.py
[INFO] [1609900816.425015]: ==== Endless DriveForward node Started ====

본 실습을 위해, 10초 후 끝나는 것이 아닌, 계속해서 publish를 하는 node를 실행시켰습니다.

새로운 터미널을 다시 열고 node list를 볼까요?

$ rosnode list
/drive_forward
/rosout

이 중 우리가 관심있는 /drive_forward에 대한 info를 봅시다.

$ rosnode info /drive_forward
--------------------------------------------------------------------------------
Node [/drive_forward]
Publications: 
 * /cmd_vel [geometry_msgs/Twist]
 * /rosout [rosgraph_msgs/Log]

Subscriptions: None

Services: 
 * /drive_forward/get_loggers
 * /drive_forward/set_logger_level


contacting node http://localhost:45879/ ...
Pid: 26172
Connections:
 * topic: /rosout
    * to: /rosout
    * direction: outbound (46035 - 127.0.0.1:51464) [9]
    * transport: TCPROS

/cmd_vel topic으로 publish하고 있는 것을 확인했죠? 여기까지 복습이었다면, 이번에는 /cmd_vel와 topic 에 대한 커맨드를 배워봅시다.

# topic list 보는 법
$ rostopic list
/cmd_vel
/rosout
/rosout_agg

$ rostopic info /cmd_vel
Type: geometry_msgs/Twist

Publishers: 
 * /drive_forward (http://localhost:45879/)

Subscribers: None

$ rostopic echo /cmd_vel
---
linear: 
  x: 0.5
  y: 0.0
  z: 0.0
angular: 
  x: 0.0
  y: 0.0
  z: 0.0
---
linear: 
  x: 0.5
  y: 0.0
  z: 0.0
angular: 
  x: 0.0
  y: 0.0
  z: 0.0
---
(...)

지금 상황에서 drive_forward node는 /cmd_vel topic을 통해 publish하고 있지만, subscribe 해줄 node가 없기에 위와 같은 결과가 나왔습니다.

그럼 rqt_graph도 볼까요?

이제, 이전 rqt_graph와 같이 살펴보면서 이해해봅시다.

혹시, 앞서 커맨드 라인을 입력하면서, topic_tutorial 패키지와, example1.launch안에 여러 코드들이 어떻게 구성되어있는지 궁금하지 않으셨나요?

패키지 분석

그럼 이제, launch 파일부터 차근차근 살펴볼까요??

example_1.launch

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<launch>
    <!-- launch first exmaple -->
    <node pkg="topic_tutorial" type="cmdvel_pub.py" name="drive_forward"  output="screen">
    </node>
</launch>

앞선 강좌에서 pkg, type, name을 건너뛰었는데요, 이제 구체적으로 어떤 의미를 가지는지 알아봅시다.

pkg="topic_tutorial" : 실행할 코드가 위치한 ROS 패키지의 이름을 기입합니다. (보통 해당 launch file이 위치한 폴더 이름이 될 것입니다.)

type="python_file_name.py" : topic이 구현된 코드가 담긴 파이썬 파일 이름입니다.

name="node_name" : rosnode list 시 보았던 것 처럼 이 파일을 실행시키면 drive_forward라는 이름으로 Node가 생성될 것입니다.

output="screen" : 코드 실행 중 발생시키는 로그를 어떤 채널로 내보낼지 결정합니다. log, 혹은 screen이 사용됩니다. cd ~/.ros/log/

그 밖에도 여러 옵션들이 있으며, 추가 내용은 하단 페이지를 참조하시길 바랍니다.

패키지 (package)에 대해 조금 더 자세히 짚어볼까요?

package

오픈소스 ROS 프로젝트들을 탐험해봅시다!

여러 폴더들이 있는 것을 볼 수 있습니다. 더불어 이름에서 규칙을 찾아볼 수도 있네요

이 폴더들이 모두 패키지입니다.

패키지는 파일 관점에서는 관련된 라이브러리, 모델링 파일들, 설정 파일들을 모아둔 폴더로 생각할 수 있고, 기능 관점에서는 시뮬레이션, 하드웨어 관련, 비전, 모델링 등으로 분리시킨 모듈로 생각할 수 있습니다.

본 이론 과정에서는 제공되는 패키지 위주로 사용하지만, catkin을 사용하여 패키지를 만드는 방법은 다음과 같습니다.

$ cd <work-space>/src
$ catkin_create_pkg <package-name> rospy [depend1] [depend2] [depend3] ... 

$ cd ~/gcamp_ws
$ catkin_make
$ source setup/devel.bash

이렇게 package를 만들면 기본적으로 다음과 같은 파일 구조를 갖게되며, roscd를 통해 이 폴더로 올 수 있는 symbolic link도 생성됩니다.

package.xml, CMakeLists.txt에 대한 설명은 다루지 않으며, 링크로 대체하겠습니다.

많은 것들을 배웠습니다!! 다음 시간에는 드디어 코딩을 시작합니다!!

topic publisher와 subscriber를 만들어봅시다 👍👍

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6. rostopic, rosmsg, publisher, subscriber, package

6. rostopic, rosmsg, publisher, subscriber, package

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ROS Topic 설명

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패키지 분석

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