ROS Launch

1. 基础知识

1.1 launch 如何写？

Launch 启动文件是 ROS 系统中多节点启动与配置的一种脚本。通过 launch 文件，我们可以同时启动许多节点，这样简化了用命令行去多次启动不同的 Node。

ROS1 只支持 xml 格式的 .launch 文件配置，ROS2 在兼容 xml 的基础上，还支持 yaml 和 python 格式，而 python 格式的 launch 是我们的学习重点，因为相较于另外两种配置方式，使用python更加灵活：

• python 拥有众多的函数库，可以在启动文件中使用。
• 可以方便地设置各种启动条件。

以下是一个 launch 文件示例：

from launch import LaunchDescription  # launch文件的描述类
from launch_ros.actions import Node   # 节点启动的描述类

def generate_launch_description():    # 自动生成launch文件的函数
    return LaunchDescription([
        Node(                            # 配置一个节点的启动
            package='turtlesim',         # 节点所在的功能包
            namespace='turtlesim1',      # 节点所在的命名空间（一般不用写）
            executable='turtlesim_node', # 要执行的节点
            name='sim'                   # 对节点重新命名
        ),
        Node(
            package='turtlesim',
            namespace='turtlesim2',
            executable='turtlesim_node',
            name='sim'
        ),
        Node(
            package='turtlesim',
            executable='mimic',
            name='mimic',
            remappings=[
                ('/input/pose', '/turtlesim1/turtle1/pose'),
                ('/output/cmd_vel', '/turtlesim2/turtle1/cmd_vel'),
            ]
        )
    ])

1.2 如何将 launch 文件集成到 ROS2 包中？

在你的包中创建 launch 目录，将你的 launch 文件放进去。

在包的 CMakeLists.txt 末尾（但在 ament_package() 之前）添加如下语句：

install(DIRECTORY
  launch
  DESTINATION share/${PROJECT_NAME}/
)

这样在你编译这个包时，你的 launch 文件将被安装到 install 目录中，你才可以执行它。

1.3 launch 如何运行？

ros2 launch <package_name> <launch_file_name>

2. 其他配置功能

上文我们只介绍了启动文件中 package、namespace、executable 和 name 的配置，而在实际应用中还会有其他需求，常用的比如配置参数、话题重映射等。另外还有一些复杂的用法，详细内容请参考官方文档。

2.1 节点参数配置

在以下示例中，我们将修改 turtlesim2 的窗口背景颜色。

from launch import LaunchDescription
from launch.actions import DeclareLaunchArgument
from launch.substitutions import LaunchConfiguration
from launch.substitutions import TextSubstitution
from launch_ros.actions import Node

def generate_launch_description():

    # args that can be set from the command line or a default will be used
    background_r_launch_arg = DeclareLaunchArgument(
        "background_r", default_value=TextSubstitution(text="0")
    )
    background_g_launch_arg = DeclareLaunchArgument(
        "background_g", default_value=TextSubstitution(text="0")
    )
    background_b_launch_arg = DeclareLaunchArgument(
        "background_b", default_value=TextSubstitution(text="255")
    )

    return LaunchDescription([
        background_r_launch_arg,
        background_g_launch_arg,
        background_b_launch_arg,
        # start a turtlesim_node in the turtlesim1 namespace
        Node(
            package='turtlesim',
            namespace='turtlesim1',
            executable='turtlesim_node',
            name='sim'
        ),
        # start another turtlesim_node in the turtlesim2 namespace
        # and use args to set parameters
        Node(
            package='turtlesim',
            namespace='turtlesim2',
            executable='turtlesim_node',
            name='sim',
            parameters=[{
                "background_r": LaunchConfiguration('background_r'),
                "background_g": LaunchConfiguration('background_g'),
                "background_b": LaunchConfiguration('background_b'),
            }]
        ),
        # perform remap so both turtles listen to the same command topic
        Node(
            package='turtlesim',
            executable='mimic',
            name='mimic',
            remappings=[
                ('/input/pose', '/turtlesim1/turtle1/pose'),
                ('/output/cmd_vel', '/turtlesim2/turtle1/cmd_vel'),
            ]
        )
    ])

可以看到，turtlesim2 默认的窗口背景颜色是蓝色。

当我们执行 launch 文件时，可以设置参数：

ros2 launch <package_name> <launch_file_name> background_r:=0 background_g:=255 background_b:=0

这样启动的 turtlesim2 窗口背景颜色为绿色。

2.2 在 launch 文件中加载 yaml 配置文件

在以下示例中，我们配置 line_detect_node 节点读取 line_detect/config/line_detect_params.yaml 中的参数。

import os
from ament_index_python.packages import get_package_share_directory
from launch import LaunchDescription
from launch_ros.actions import Node
 
def generate_launch_description():
   config = os.path.join(
      get_package_share_directory('line_detect'),
      'config', 'line_detect_params.yaml'
    )
   return LaunchDescription([
      Node(
         package='line_detect',
         executable='line_detect_node',
         name='line_detect_node',
         parameters=[config]
      ),
   ])

2.3 话题重映射

在功能更新、话题命名重复、临时调试等情况下，节点的话题可能需要修改名称，直接修改源码并不是很友好的办法，这种情况就可以用 launch 文件内的话题重映射来实现。

有 2 种用途：

• 把一个节点原本来发布的 topic，映射为另外一个名字。
• 把其他的节点发布的原始 topic，映射为所需要的 topic。 ​

remap 是一个非常有用的技巧，其实就是更名改姓，瞒天过海。

以我们之前提到的 turtlesim 为例：

Node(
    package='turtlesim',
    executable='mimic',
    name='mimic',
    remappings=[
        ('/input/pose', '/turtlesim1/turtle1/pose'),
        ('/output/cmd_vel', '/turtlesim2/turtle1/cmd_vel'),
    ]
)

2.4 包含其他 launch 文件

在复杂的项目中，launch 文件也会有很多，此时我们可以使用类似编程中的 include 机制，让 launch 文件包含其他 launch 文件。

示例：

import os
from ament_index_python.packages import get_package_share_directory  # 查询功能包路径的方法

from launch import LaunchDescription                 # launch文件的描述类
from launch.actions import IncludeLaunchDescription  # 节点启动的描述类
from launch.launch_description_sources import PythonLaunchDescriptionSource
from launch.actions import GroupAction               # launch文件中的执行动作
from launch_ros.actions import PushRosNamespace      # ROS命名空间配置

def generate_launch_description():                   # 自动生成launch文件的函数
    parameter_yaml = IncludeLaunchDescription(       # 包含指定路径下的另外一个launch文件
        PythonLaunchDescriptionSource([os.path.join(
            get_package_share_directory('learning_launch'), 'launch'),
            '/parameters_nonamespace.launch.py'])
    )

    parameter_yaml_with_namespace = GroupAction(     # 对指定launch文件中启动的功能加上命名空间
        actions=[
            PushRosNamespace('turtlesim2'),
            parameter_yaml]
    )

    return LaunchDescription([                       # 返回launch文件的描述信息
        parameter_yaml_with_namespace
    ])