Lecture4 - ROS Launch, RViz

ROS Launch

일전 예시 실행에서 다음과 같은 커멘드 라인을 사용했었습니다.

roslaunch smb_gazebo smb_gazebo.launch

roslaunch란, 다수의 ROS Node들을 한번에 실행할 수 있도록 해주는 툴 입니다.

roslaunch를 사용하기 위해서는 xml이라는 포멧을 사용하는 launch file이 있어야 하며, 이는 보통 패키지의 launch 폴더에 위치하고 있습니다.

lec3_0.png

launch file의 구조를 파악해봅시다.

  • launch파일은 xml이라는 문법을 사용합니다. html을 사용해보셨다면 아시겠지만, <>를 이용하여 라인을 구분하는 포멧입니다.
  • 한 라인에서 끝나는 경우 />로 맺을 수 있지만, 여러 라인이 필요한 경우에는 여는 태그와 닫는 태그를 사용하여 구분합니다.
<tag />

or

<tag (value)>
...
</tag>

launch file은 시작과 끝, 태그로 감싸집니다.

  • node 태그는 실행되는 ROS Node를 지칭합니다.
  • name 태그는 node를 실행할 때의 이름을 설정하는 부분으로 자유롭게 지정 가능합니다.
  • pkg 태그에는 해당 node가 속해있는 package를 적습니다.
  • type 태그에는 실행가능한 파일, 혹은 프로그램을 적게 되며, c++의 경우 빌드된 프로그램, 파이썬의 경우 파이썬 파일이 됩니다.
  • output 태그는 로그가 출력되는 위치를 지정하며 screen일 시 터미널에 출력됩니다.
<launch>
  <node name="listener" pkg="rospy_tutorials" type="listener.py" output="screen"/>
  <node name="talker" pkg="rospy_tutorials" type="talker.py" output="screen"/>
</launch>

이번에는 smb_gazebo.launch를 살펴봅시다.

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<launch>
  <!-- GAZEBO ARGUMENTS -->
  <!-- Run Gazebo headless -->
  <arg name="headless"                              default="false"/>
  <arg name="model_path"                            default="$(find smb_gazebo)/"/>
  <arg name="robot_namespace"                       default=""/>
  <arg name="robot_model_name"                      default="smb"/>
  <arg name="enable_ekf"                            default="true"/>

  ...

  <!-- Load Gazebo world -->
  <include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
    <env name="GAZEBO_MODEL_PATH" value="$(arg model_path)"/>
    <arg name="world_name"        value="$(arg world_file)"/>
    <arg name="paused"            value="$(arg paused)"/>
    <arg name="use_sim_time"      value="$(arg use_sim_time)"/>
    <arg name="gui"               value="$(arg run_gui)"/>
    <arg name="headless"          value="$(arg headless)"/>
    <arg name="debug"             value="$(arg debug)"/>
    <arg name="verbose"           value="$(arg verbose)"/>
  </include>

arg란, argument의 약자이며 launch 파일에서 인자로 작용하는 일종의 변수입니다.

  • arg 태그를 통해 argument를 선언하고 default를 통해 초기값을 정할 수 있습니다.
  • argument의 선언 후 사용은 $(arg “argument name”) 입니다.
  • roslaunch 시 argument를 바꿔 실행이 가능합니다.

예를 들어, smb_gazebo.launch 실행 시. world를 바꾸어 아래와 같이 사용이 가능합니다.

roslaunch smb_gazebo smb_gazebo.launch world:=big_map_summer_school

lec3_1.png

초기 실행 시 시간이 다소 걸릴 수 있습니다.

현재 예시에서 제공되는 world는 다음 3가지 입니다.

lec3_2.png

roslaunch smb_gazebo smb_gazebo.launch

lec3_3.png

제작한 launch file을 다시 다른 launch file에서 불러오는 경우가 더러 있습니다.

이때, include 태그를 사용하며, 패키지 단위를 기반으로 파일의 경로를 가져오게 됩니다.

include하는 launch file의 내부에도 여러 argument들이 있을 것입니다. 이들은 arg 태그를 통해 접근할 수 있습니다.

<include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
  <env name="GAZEBO_MODEL_PATH" value="$(arg model_path)"/>
  <arg name="world_name"        value="$(arg world_file)"/>
  <arg name="paused"            value="$(arg paused)"/>
  <arg name="use_sim_time"      value="$(arg use_sim_time)"/>
  <arg name="gui"               value="$(arg run_gui)"/>
  <arg name="headless"          value="$(arg headless)"/>
  <arg name="debug"             value="$(arg debug)"/>
  <arg name="verbose"           value="$(arg verbose)"/>
</include>

html과 마찬가지로 <!-- --> 사이에 오는 코드는 주석으로 무시됩니다.

단, 주의사항 하나 있습니다. launch 파일을 사용하다보면 --가 종종 쓰이곤 하는데요. 이 경우 주석에 오류가 나니 주의하시기 바랍니다.

lec3_4.png

Launch File을 다루는 연습을 해봅시다.

smb_gazebo.launch를 다음과 같이 수정합니다.

  1. world를 big_map_summer_school로 수정합니다.
  2. 로봇이 등장하는 위치를 다음과 같이 수정합니다.
    • xyz : (-0.5, -1.0, 0.4)
    • yaw angle : 90도 (3.1415를 1 radian으로 잡습니다.)
  3. launch file에 rospy_tutorials Package에 있는 talker Node를 추가합니다.

lec3_5.png

Rqt와 RViz

ROS에는 로봇의 다양한 센서 데이터들을 시각화해주는 3D 툴이 있으며, 이는 RViz라고 불립니다.

Rviz의 사용법을 알아봅시다.

  • 예제 실행
# Terminal 1
roslaunch smb_gazebo smb_gazebo.launch world:=big_map_summer_school

# Terminal 2
rviz

사진과 같이 Gazebo와 RViz가 잘 실행된 상황에서 강의를 따라합니다.

lec3_6.png

rviz에서 센서 데이터를 시각화하기 전, 우선 어떤 좌표계를 기준으로 시각화할지 설정해주어야 합니다.

같은 센서라도 원점 좌표계에서 본 모습과, 센서 좌표계에서 본 모습이 다르기 때문입니다.

lec3_7.png

이는 RViz의 Fixed Frame에서 설정 가능합니다. (odom으로 설정해보겠습니다.)

frame_rviz.gif

이제 다양한 시각화 기능들을 사용해보려 합니다.

  • 기본적으로 데이터의 추가는 왼쪽 하단 Add 버튼으로 실행합니다.

lec3_8.png

  • tf 시각화

rviz_tf.gif

  • odometry 시각화

rviz_odom.gif

  • point cloud 시각화

rviz_point_cloud.gif

이렇게 잘 설정해둔 RViz는 config 포멧으로 추출하여 이후에 다시 사용할 수 있습니다.

File ⇒ Save Config를 통해 config를 저장하고, Open Config를 통해 저장한 config를 불러올 수 있습니다.

rviz_config.gif

아래와 같이 다양한 Plugin을 통해 여러 센서, 로봇 데이터를 시각화할 수 있으며, 자신만의 Plugin을 제작할 수도 있습니다.

lec3_9.png

지금까지 여러분들이 만든 RViz 설정을 저장해보고, launch file에 통합해봅시다.

  • RViz의 좌측 상단 File 옵션을 사용하여 config file을 저장합니다.

lec3_10.png

  • 저장 위치는 smb_gazebo/rviz로 지정하겠습니다. (새롭게 폴더를 만들어주었습니다.)

lec3_11.png

  • 이제, launch file을 수정합시다. 파일 하단 launch 태그가 닫히기 전 부분에 아래와 같은 라인을 추가합니다.
	<node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(find smb_gazebo)/rviz/my_config.rviz" />
</launch>

이제, 다시 Gazebo launch를 해봅시다.

roslaunch smb_gazebo smb_gazebo.launch world:=big_map_summer_school

Rqt Tools

지금까지 사용한 ROS 툴은 rqt_graph와 RViz가 있었습니다.

사실 ROS에는 수많은 추가 툴들이 존재하며 이들을 묶어 rqt tools라고 부릅니다.

  • rqt image view

lec3_12.png

image from : wiki.ros.org

  • rqt multiplot

lec3_13.png

image from : project march

  • rqt console

lec3_14.png

image from : wiki.ros.org

  • rqt robot steering

lec3_15.png

  • rqt tf tree

lec3_16.png

image from : rqt tf tree

이러한 수많은 툴들이 있어 ROS 개발을 편리하게 해주고 있으며, 함께 ROS를 공부하면서 하나씩 같이 살펴보고 사용해보려 합니다.

참고자료