# 3장 ROS 구조 및 빌드 시스템
### 1. ROS 용어
* 패키지 : ROS 소프트웨어의 기본 단위. 패키지는 노드, 라이브러리, 환경설정 파일들을 통합하는 최소의 빌드 단위이며, 배포 단위이다.
* 패키지 매니페스트 : 패키지의 작성자, 라이선스, 의존성, 컨피그레이션 플레그 등을 포함하는 패키지 정보
* 메타 패키지 : 이전에는 스택으로 불리웠지만, 특수한 목적을 위한 패키지 그룹을 지칭한다. 대표적인 예로 네비게이션 스택을 예로 들 수 있다.
* 메시지 : 한 ROS 프로세서에서 다른 ROS 프로세서로 정보를 전달하는 한 형태
* 서비스 : 프로세스간의 요청/응답 상호작용
* Service, Service Server, Service Client
* Node : 최소 단위의 실행 가능한 프로세서를 가리키는 용어로써 하나의 실행 가능한 프로그램으로 생각하면 된다. ROS에서는 최소한의 실행 단위로 프로그램을 나누어 작업하게 된다. 각 노드는 메시지 통신으로 데이터를 주고 받는다.
* Package : 하나 이상의 노드, 노드 실행을 위한 정보 등을 묶어 놓은것. 또한, 패키지의 묶음을 메타패키지라 하여 따로 분리 한다.
* Message : 메시지를 통해 노드 간의 데이터를 주고 받게 된다. 메시지는 integer, floating point, boolean와 같은 변수 형태이다. 또한, 메시지 안에 메시지를 품고 있는 간단한 데이터 구조 및 메시지들의 배열과 같은 구조도 사용할 수 있다.
* Publisher, Subscriber, Topic
* Action, Action Server, Action Client
### 2. ROS 통신 방식
\
### 3. TF(Transform)
* 각조인트(joint)들의 상대좌표 변환
* 트리(tree) 형태로 조인트들 간의 관계도를 표시함
### 4. ROS 관련 명령어
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| ----- | --- | ------------------------- | --------------------- |
| 명령어 | 중요도 | 명령어풀이 | 세부설명 |
| roscd | ★★★ | ros+cd(changes directory) | 지정한 ROS 패키지의 디렉터리로 이동 |
| rosls | ★☆☆ | ros+ls(lists files) | ROS 패키지의 파일목록 확인 |
| rosed | ★☆☆ | ros+ed(editor) | ROS 패키지의 파일편집 |
| roscp | ★☆☆ | ros+cp(copies files) | ROS 패키지의 파일복사 |
| rospd | ☆☆☆ | ros+pushd | ROS 디렉터리 인덱스에 디렉터리 추가 |
| rosd | ☆☆☆ | ros+directory | ROS 디렉터리 인덱스 확인 |
| | | | |
| --------- | --- | ---------- | ---------------------------------------------------------- |
| 명령어 | 중요도 | 명령어풀이 | 세부설명 |
| roscore | ★★★ | ros+core | -master(ROS 네임서비스) -rosout(로그기록) -parameter server(파라미터관리) |
| rosrun | ★★★ | ros+run | 노드실행 |
| roslaunch | ★★★ | ros+launch | 노드를 여러개 실행 및 실행 옵션 설정 |
| rosclean | ★★☆ | ros+clean | ROS 로그 파일을 검사하거나 삭제 |
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| ---------- | --- | -------------------- | ------------------------- |
| 명령어 | 중요도 | 명령어풀이 | 세부설명 |
| rostopic | ★★★ | ros+topic | ROS 토픽 정보 확인 |
| rosservice | ★★★ | ros+service | ROS 서비스 정보 확인 |
| rosnode | ★★★ | ros+node | ROS 노드 정보 확인 |
| rosparam | ★★★ | ros+param(parameter) | ROS 파라미터 정보 확인, 수정 |
| rosbag | ★★★ | ros+bag | ROS 메시지 기록, 재생 |
| rosmsg | ★★☆ | ros+msg | ROS 메시지 정보 확인 |
| rossrv | ★★☆ | ros+srv | ROS 서비스 정보 확인 |
| rosversion | ★☆☆ | ros+version | ROS 패키지 및 배포 릴리즈 버전 정보 확인 |
| roswtf | ☆☆☆ | ros+wtf | ROS 시스템 검사 |
| | | |
| --------------------------- | --- | ---------------------------------------- |
| 명령어 | 중요도 | 세부설명 |
| catkin\_create\_pkg | ★★★ | 패키지 자동 생성 |
| catkin\_make | ★★★ | 캐킨 빌드시스템에 기반을 둔 빌드 |
| catkin\_eclipse | ★★☆ | 캐킨 빌드 시스템으로 생성한 패키지를 이클립스에서 사용 할 수 있게 변경 |
| catkin\_prepare\_release | ★★☆ | 릴리즈 할때 사용되는 로그정리 및 버전 태깅 |
| catkin\_generate\_changelog | ★★☆ | 릴리즈 할때 CHANGELOG.rst 파일 생성 또는 업데이트 |
| catkin\_init\_workspace | ★★☆ | 캐킨 빌드 시스템의 작업폴더 초기화 |
| catkin\_find | ★☆☆ | 캐킨 검색 |
| | | | |
| ------------- | --- | ------------------ | ------------------------------- |
| 명령어 | 중요도 | 명령어풀이 | 세부설명 |
| rospack | ★★★ | ros+pack(age) | ROS 패키지와 관련된 정보 보기 |
| rosinstall | ★★☆ | ros+install | ROS 추가 패키지 설치 |
| rosdep | ★★☆ | ros+dep(endencies) | 해당패키지의 의존성 파일 설치 |
| roslocate | ☆☆☆ | ros+locate | ROS 패키지 정보 관련 명령어 |
| roscreate-pkg | ☆☆☆ | ros+create-pkg | ROS 패키지 자동생성(구rosbuild 시스템에서사용) |
| rosmake | ☆☆☆ | ros+make | ROS 패키지를 빌드(구rosbuild 시스템에서사용) |
### 5. 빌드 시스템
| | |
| ----------- | -------- |
| Column 1 | Column 2 |
| Quantity | Unit |
| angle | radian |
| frequency | hertz |
| force | newton |
| power | watt |
| voltage | volt |
| length | meter |
| mess | kilogram |
| time | second |
| current | ampere |
| temperature | celsius |
| | | |
| ------- | ------------- | --------------------------------------------- |
| 대상 | 명명규칙 | 예제 |
| 패키지 | under\_scored | Ex) first\_ros\_package |
| 토픽, 서비스 | under\_scored | Ex) raw\_image |
| 파일 | under\_scored | Ex) turtlebot3\_fake.cpp |
| 네임스페이스 | under\_scored | Ex) ros\_awesome\_package |
| 변수 | under\_scored | Ex) string table\_name; |
| 타입 | CamelCased | Ex) typedefint32\_t propertiesNumber; |
| 클래스 | CamelCased | Ex) classUrlTable |
| 구조체 | CamelCased | Ex) structUrlTableProperties |
| 열거형 | CamelCased | Ex) enumChoiceNumber |
| 함수 | camelCased | Ex) addTableEntry(); |
| 메소드 | camelCased | Ex) void setNumEntries(int32\_t num\_entries) |
| 상수 | ALL\_CAPITALS | Ex) const uint8\_t DAYS\_IN\_A\_WEEK = 7; |
\
\
SI(Systeme Internationale) 단위 사용\
### **5.1 Topic / Publisher / Subscriber 실습**
**1) 패키지 생성**
```
cd ~/catkin_ws/src
```
```
catkin_create_pkg ros_tutorials_topic message_generation std_msgs roscpp
```
```
cd ros_tutorials_topic
```
```
ls
```
```
include → 헤더파일폴더
src→ 소스코드폴더
CMakeLists.txt → 빌드설정파일
package.xml→ 패키지설정파일
```
\
**2) 패키지 설정 파일(package.xml) 수정**
```
gedit package.xml
```
```
ros_tutorials_topic
0.1.0
ROS turtorialpackage to learn the topic
Apache 2.0
Yoonseok Pyo
Yoonseok Pyo
http://www.robotis.com
https://github.com/ROBOTIS-GIT/ros_tutorials.git
https://github.com/ROBOTIS-GIT/ros_tutorials/issues
catkin
roscpp
std_msgs
message_generation
```
\
**3) 빌드 설정 파일(CMakeLists.txt) 수정**
```
gedit CMakeLists.txt
```
```
cmake_minimum_required(VERSION 2.8.3)
project(ros_tutorials_topic)
## 캐킨빌드를할때요구되는구성요소패키지이다.
## 의존성패키지로message_generation, std_msgs, roscpp이며이패키지들이존재하지않으면빌드도중에에러가난다.
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS message_generationstd_msgsroscpp)
## 메시지선언: MsgTutorial.msg
add_message_files(FILES MsgTutorial.msg)
## 의존하는메시지를설정하는옵션이다.
## std_msgs가설치되어있지않다면빌드도중에에러가난다.
generate_messages(DEPENDENCIES std_msgs)
## 캐킨패키지옵션으로라이브러리, 캐킨빌드의존성, 시스템의존패키지를기술한다.
catkin_package(
LIBRARIES ros_tutorials_topic
CATKIN_DEPENDS std_msgsroscpp
)
## 인클루드디렉터리를설정한다.
include_directories(${catkin_INCLUDE_DIRS})
## topic_publisher노드에대한빌드옵션이다.
## 실행파일, 타깃링크라이브러리, 추가의존성등을설정한다.
add_executable(topic_publisher src/topic_publisher.cpp)
add_dependencies(topic_publisher ${${PROJECT_NAME}_EXPORTED_TARGETS} ${catkin_EXPORTED_TARGETS})
target_link_libraries(topic_publisher ${catkin_LIBRARIES})
## topic_subscriber노드에대한빌드옵션이다.
add_executable(topic_subscriber src/topic_subscriber.cpp)
add_dependencies(topic_subscriber ${${PROJECT_NAME}_EXPORTED_TARGETS} ${catkin_EXPORTED_TARGETS})
target_link_libraries(topic_subscriber ${catkin_LIBRARIES})
```
\
**4) 메시지 파일 작성**
```
roscd ros_tutorials_topic
```
```
mkdir msg
```
```
cd msg
```
```
gedit MsgTutorial.msg
```
```
time stamp
int32 data
```
\
**5) 퍼블리셔 노드 작성**
```
roscd ros_tutorials_topic/src
```
```
gedit topic_publisher.cpp
```
```
#include "ros/ros.h"// ROS 기본 헤더 파일
#include "ros_tutorials_topic/MsgTutorial.h"// MsgTutorial 메시지 파일 헤더(빌드 후 자동 생성 됨)
int main(int argc, char **argv) // 노드 메인 함수
{
ros::init(argc, argv, "topic_publisher"); // 노드명 초기화
ros::NodeHandle nh;// ROS 시스템과 통신을 위한 노드 핸들 선언
// 퍼블리셔선언, ros_tutorials_topic패키지의MsgTutorial메시지파일을이용한
// 퍼블리셔ros_tutorial_pub를작성한다. 토픽명은"ros_tutorial_msg" 이며,
// 퍼블리셔큐(queue) 사이즈를100개로설정한다는것이다
ros::Publisher ros_tutorial_pub= nh.advertise("ros_tutorial_msg", 100);
// 루프주기를설정한다. "10" 이라는것은10Hz를말하는것으로0.1초간격으로반복된다
ros::Rate loop_rate(10);
// MsgTutorial메시지파일형식으로msg라는메시지를선언
ros_tutorials_topic::MsgTutorial msg;
// 메시지에사용될변수선언
int count = 0;
while (ros::ok())
{
msg.stamp= ros::Time::now();// 현재시간을msg의하위stamp 메시지에담는다
msg.data= count; // count라는변수값을msg의하위data 메시지에담는다
ROS_INFO("send msg= %d", msg.stamp.sec); // stamp.sec메시지를표시한다
ROS_INFO("send msg= %d", msg.stamp.nsec); // stamp.nsec메시지를표시한다
ROS_INFO("send msg= %d", msg.data); // data 메시지를표시한다
ros_tutorial_pub.publish(msg);// 메시지를발행한다
loop_rate.sleep();// 위에서정한루프주기에따라슬립에들어간다
++count;// count 변수1씩증가
}
return 0;
}
```
\
**6) 서브 스크라이버 노드 작성**
```
roscd ros_tutorials_topic/src→ 패키지의 소스 폴더인 src폴더로 이동
```
```
gedit topic_subscriber.cpp→ 소스파일 신규작성 및 내용 수정
```
```
#include "ros/ros.h" // ROS 기본헤더파일
#include "ros_tutorials_topic/MsgTutorial.h" // MsgTutorial메시지파일헤더(빌드후자동생성됨)
// 메시지콜백함수로써, 밑에서설정한ros_tutorial_msg라는이름의토픽
// 메시지를수신하였을때동작하는함수이다
// 입력메시지로는ros_tutorials_topic패키지의MsgTutorial메시지를받도록되어있다
void msgCallback(const ros_tutorials_topic::MsgTutorial::ConstPtr& msg)
{
ROS_INFO("recievemsg= %d", msg->stamp.sec); // stamp.sec메시지를표시한다
ROS_INFO("recievemsg= %d", msg->stamp.nsec); // stamp.nsec메시지를표시한다
ROS_INFO("recievemsg= %d", msg->data); // data 메시지를표시한다
}
int main(int argc, char **argv)// 노드메인함수
{
ros::init(argc, argv, "topic_subscriber");// 노드명초기화
ros::NodeHandle nh; // ROS 시스템과통신을위한노드핸들선언
// 서브스크라이버선언, ros_tutorials_topic패키지의MsgTutorial메시지파일을이용한
// 서브스크라이버ros_tutorial_sub를작성한다. 토픽명은"ros_tutorial_msg" 이며,
// 서브스크라이버큐(queue) 사이즈를100개로설정한다는것이다
ros::Subscriber ros_tutorial_sub= nh.subscribe("ros_tutorial_msg", 100, msgCallback);
// 콜백함수호출을위한함수로써, 메시지가수신되기를대기,
// 수신되었을경우콜백함수를실행한다
ros::spin();
return 0;
}
```
\
**7) ROS 노드 빌드**
```
cd~/catkin_ws
```
```
catkin_make
```
\
\&#xNAN;**•ros\_tutorials\_topic 패키지의 소스 코드 파일: \~/catkin\_ws/src/ros\_tutorials\_topic/src**
**•ros\_tutorials\_topic패키지의 메시지 파일: \~/catkin\_ws/src/ros\_tutorials\_topic/msg**
**•빌드된 결과물은 /catkin\_ws의 /build와/devel폴더에 각각 생성**
**•/build 폴더에는 캐킨 빌드에서 사용된 설정 내용이 저장**
**•/devel/lib/ros\_tutorials\_topic폴더에는 실행 파일이 저장**
**•/devel/include/ros\_tutorials\_topic폴더에는 메시지 파일로 부터 자동 생성된 메시지 헤더 파일이 저장**
```
roscore
```
```
rosrun ros_tutorials_topic topic_publisher
```
```
rostopic list
```
```
/ros_tutorial_msg
/rosout
/rosout_agg
```
```
rostopic echo /ros_tutorial_msg
```
```
rosrun ros_tutorials_topic topic_subscriber
```
```
rqt_graph
```
### **5.2 git을 활용하여 예제 활용하기**
```
sudo apt-get install git
```
```
cd~/catkin_ws/src
```
```
git clone https://github.com/ROBOTIS-GIT/ros_tutorials.git
```
```
cd~/catkin_ws
```
```
catkin_make
```
```
rosrun ros_tutorials_topic topic_publisher
```
```
rosrun ros_tutorials_topic topic_subscriber
```
### 5.3 roslaunch
\
~~`•roslaunch는 하나 이상의 정해진 노드를 실행 시킬수 있다.`~~
~~`•roslaunch는‘*.launch’라는 파일을 사용하여 실행노드를 설정하는데 이는XML 기반이며, 태그별 옵션을 제공한다.`~~
~~`•실행 명령어는"roslaunch [패키지명] [roslaunch파일]”이다.`~~
```
roscd ros_tutorials_topic
```
```
mkdir launch
```
```
cd launch
```
```
gedit union.launch
```
```
```
```
•pkg 패키지의 이름
•type 실제 실행 할 노드의 이름(노드명)
•name 위 type에 해당하는 노드가 실행될때 붙여지는 이름(실행명), 일반적으로는 type과 같게 설정하지만 필요에 따라 실행할때 이름을 변경하도록설정할수 있다.
```
```
roslaunch ros_tutorials_topic union.launch --screen
```
```
rosnode list
```
```
/topic_publisher1
/topic_publisher2
/topic_subscriber1
/topic_subscriber2
/rosout
```
```
rqt_graph
```
\
