ROS探索總結（五十六）—— launch檔案

摘要： 每當我們需要執行一個ROS節點或工具時，都需要開啟一個新的終端執行一個命令。當系統中的節點數量不斷增加時，每個節點一個終端的模式會變得非常麻煩。那麼有沒有一種方式可以一次性啟動所有節點呢？答案當然是肯定的。 啟動檔案（Launch File）便是ROS中一種同時啟動多個節點的途徑，還可以自...

每當我們需要執行一個ROS節點或工具時，都需要開啟一個新的終端執行一個命令。當系統中的節點數量不斷增加時，每個節點一個終端的模式會變得非常麻煩。那麼有沒有一種方式可以一次性啟動所有節點呢？答案當然是肯定的。

啟動檔案（Launch File）便是ROS中一種同時啟動多個節點的途徑，還可以自動啟動ROSMaster節點管理器，而且可以實現每個節點的各種配置，為多個節點的操作提供了很大便利。

一、基本元素

首先來看一個簡單的launch檔案：

1. <launch>

2. <nodepkg="turtlesim"name="sim1" type="turtlesim_node"/>

3. <nodepkg="turtlesim"name="sim2" type="turtlesim_node"/>

4. </launch>

這是一個簡單而完整的launch檔案，採用XML的形式進行描述，包含一個根元素<launch>和兩個節點元素<node>。

1.<launch>

XML檔案必須要包含一個根元素，launch檔案中的根元素採用<launch>標籤定義，檔案中的其他內容都必須包含在這個標籤之中：

1. <launch>

2. ......

3. </launch>

2. <node>

啟動檔案的核心是啟動ROS節點，採用<node>標籤定義，語法如下：

1. <node pkg="package-name"type="executable-name" name="node-name" />

從上邊的定義規則可以看出，在啟動檔案中啟動一個節點需要三個屬性：pkg、type和name。其中pkg定義節點所在的功能包名稱，type定義節點的可執行檔名稱，這兩個屬性等同於在終端中使用rosrun命令執行節點時的輸入引數。name屬性用來定義節點執行的名稱，將覆蓋節點中init()賦予節點的名稱。這是三個最常用的屬性，在某些情況下，我們還有可能用到以下屬性：

·  output = "screen"：將節點的標準輸出列印到終端螢幕，預設輸出為日誌文件；

·  respawn = "true"：復位屬性，該節點停止時，會自動重啟，預設為false；

·  required = "true"：必要節點，當該節點終止時，launch檔案中的其他節點也被終止；

·  ns = "namespace"：名稱空間，為節點內的相對名稱新增名稱空間字首；

·  args = "arguments"：節點需要的輸入引數。

實際應用中的launch檔案往往會更加複雜，使用的標籤也會更多，例如一個啟動機器人的launch檔案如下：

1. <launch>

2. <node pkg="mrobot_bringup" type="mrobot_bringup" name="mrobot_bringup" output="screen" />

3. <arg name="urdf_file" default="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find mrobot_description)/urdf/mrobot_with_rplidar.urdf.xacro'" />

4. <param name="robot_description" command="$(arg urdf_file)" />

5. <node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" />

6. <node pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" name="state_publisher">

7. <param name="publish_frequency" type="double" value="5.0" />

8. </node>

9. <node name="base2laser" pkg="tf" type="static_transform_publisher" args="0 0 0 0 0 0 1 /base_link /laser 50"/>

10. <node pkg="robot_pose_ekf" type="robot_pose_ekf" name="robot_pose_ekf">

11. <remap from="robot_pose_ekf/odom_combined" to="odom_combined"/>

12. <param name="freq" value="10.0"/>

13. <param name="sensor_timeout" value="1.0"/>

14. <param name="publish_tf" value="true"/>

15. <param name="odom_used" value="true"/>

16. <param name="imu_used" value="false"/>

17. <param name="vo_used" value="false"/>

18. <param name="output_frame" value="odom"/>

19. </node>

20. <include file="$(find mrobot_bringup)/launch/rplidar.launch" />

21. </launch>

目前，我們只關注其中的標籤元素，除了上邊介紹的<launch>和<node>，這裡還出現了<arg>、<param>、<remap>，這些都是常用的標籤元素。

二、引數設定

為了方便設定和修改，launch檔案支援引數設定的功能，類似於程式語言中的變數宣告。關於引數設定的標籤元素有兩個：<param>、<arg>，一個代表parameter，另一個代表argument。這兩個標籤元素翻譯成中文都是“引數”的意思，但是這兩個“引數”的意義是完全不同的。

1. <param>

parameter是ROS系統執行中的引數，儲存在引數伺服器中。在launch檔案中通過<param>元素載入parameter；launch檔案執行後，parameter就載入到ROS的引數伺服器上了。每個活躍的節點都可以通過 ros::param::get()介面來獲取parameter的值，使用者也可以在終端中通過rosparam命令獲得parameter的值。

<param>的使用方法如下：

1. <param name="output_frame" value="odom"/>

執行launch檔案後，output_frame這個parameter的值就設定為odom，並且載入到ROS引數伺服器上了。但是在很多複雜的系統中，引數的數量很多，如果這樣一個一個的設定會非常麻煩，ROS也為我們提供了另外一種類似的引數載入方式——<rosparam>：

1. <rosparamfile="$(find 2dnav_pr2)/config/costmap_common_params.yaml" command="load" ns="local_costmap" />

<rosparam>可以幫助我們將一個yaml格式檔案中的引數全部載入到ROS引數伺服器中，需要設定command屬性為“load”，還可以選擇設定名稱空間“ns”。

2. <arg>

argument是另外一個概念，類似於launch檔案內部的區域性變數，僅限於launch檔案使用，便於launch檔案的重構，和ROS節點內部的實現沒有關係。

設定argument使用<arg>標籤元素，語法如下：

1. <arg name=”arg-name” default=”arg-value”/>

launch檔案中需要使用到argument時，可以使用如下方式呼叫：

1. <paramname="foo" value="$(argarg-name)" />

2. <node name="node" pkg="package" type="type "args="$(arg arg-name)" />

三、重對映機制

ROS的設計目標是提高程式碼的複用率，所以ROS社群中的很多功能包我們都可以拿來直接使用，而不需要關注功能包的內部實現。那麼問題就來了，別人功能包的介面不一定和我們的系統相容呀？

ROS提供一種重對映的機制，簡單來說就是取別名，類似於C++中的別名機制，我們不需要修改別人功能包的介面，只需要將介面名稱重對映一下，取個別名，我們的系統就認識了（介面的資料型別必須相同）。launch檔案中的<remap>標籤可以幫我們實現這個重對映的功能。

比如turtlebot的鍵盤控制節點，釋出的速度控制指令話題可能是/turtlebot/cmd_vel，但是我們自己的機器人訂閱的速度控制話題是/cmd_vel，這個時候使用<remap>就可以輕鬆解決問題，將/turtlebot /cmd_vel重對映為/cmd_vel，我們的機器人就可以接收到速度控制指令了：

1. <remap from="/turtlebot/cmd_vel"to="/cmd_vel"/>

重對映機制在ROS中的使用非常廣泛，也非常重要，方法不止這一種，也可以在終端rosrun命令中實現重對映，大家一定要理解好這種機制。

四、巢狀複用

在複雜的系統當中，launch檔案往往有很多，這些launch檔案之間也會存在依賴關係。如果需要直接複用一個已有launch檔案中的內容，可以使用<include>標籤包含其他launch檔案，這和C語言中的include幾乎是一樣的。

1. <include file="$(dirname)/other.launch" />

總而言之，launch是ROS框架中非常實用、靈活的功能，它類似於一種高階程式語言，可以幫助我們管理啟動系統時的方方面面。在使用ROS的過程中，很多情況下我們並不需要編寫大量程式碼，僅需要使用已有的功能包，編輯一下launch檔案，就可以完成很多機器人功能。

這裡僅介紹了launch中最為常用的一些標籤元素，還有更多高階的標籤元素可以訪問wiki學習：

http://wiki.ros.org/roslaunch/XML。