[ROS #03] ROS Node 이해하기

 이번 글에서는 ROS를 본격적으로 시작을 해보고자 한다. 

참고자료:

[구선생 로보틱스]

https://www.youtube.com/watch?v=1UGs5PML5Ag&list=PLoc4bSmQajN-y88btKBK6lvAbrTtJDrYs&index=2

https://www.youtube.com/watch?v=IbGid_qvByM&list=PLoc4bSmQajN-y88btKBK6lvAbrTtJDrYs&index=3

https://www.youtube.com/watch?v=bRTmMrRx4cM&list=PLoc4bSmQajN-y88btKBK6lvAbrTtJDrYs&index=4

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ROS의 장점

1. 모듈성: ROS는 패키지라는 형태로 다양한 모듈을 제공한다. 각각의 패키지는 특정한 기능(예: 센서 데이터 처리, 네비게이션)을 수행하며, 필요한 패키지를 조합하여 시스템을 구성할 수 있다.
2. 통신 시스템: ROS는 노드라는 독립적인 프로그램들이 서로 통신할 수 있는 구조를 갖추고 있다. 노드 간의 통신은 주로 퍼블리셔/서브스크라이버(Publisher/Subscriber) 구조나 서비스 요청/응답(Service) 구조로 이루어진다. 이를 통해 서로 다른 기능을 하는 노드들이 데이터를 주고받으며 협력할 수 있다.
3. 하드웨어 추상화: ROS는 다양한 로봇 플랫폼에서 작동할 수 있도록 하드웨어 추상화를 제공한다. 동일한 소프트웨어가 다양한 로봇 하드웨어에서 동작할 수 있게 해주며, 개발자들은 하드웨어에 크게 구애받지 않고 소프트웨어를 개발할 수 있다.
4. 시뮬레이션 도구: ROS는 Gazebo와 같은 시뮬레이션 도구와 통합되어 있어, 실제 로봇이 없어도 가상의 환경에서 로봇의 동작을 테스트하고 검증할 수 있다.
5. 광범위한 커뮤니티와 지원: ROS는 오픈소스 프로젝트로, 전 세계의 개발자들이 참여하여 다양한 패키지를 개발하고 공유하고 있다. 덕분에 풍부한 예제 코드와 튜토리얼이 제공되며, 커뮤니티에서 문제를 해결하는 데 도움을 받을 수 있다.

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ROS node란?

ROS node는 ROS에서 실행되는 단위 프로세스를 의미한다.

특정 소스코드를 작성하고 실행하면 그것이 노드가 된다. 

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ROS node 실행 방법

 1. ROS 실행

roscore를 실행해준다. roscore은 ros의 전원 개념이라고 한다. 

roscore

항상 이런게 나와 있어야 함

 

* 주의: roscore를 2번 이상 실행시키면 안된다. 

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2. node 실행

rosrun 명령어를 통해서 node를 실행할 수 있다. 

예시 코드들은 ROS에 기본적으로 설치가 되어 있는 node들이다. 

rosrun [패키지 이름] [실행파일 이름]

# 예시
rosrun turtlesim turtlesim_node #거북이 등장
rosrun turtlesim turtle_teleop_key #키보드로 거북이 조종

그러면 다음과 같이 실행이 가능하다. 

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3. node 관리하기

# 실행 중인 node 보기
rosnode list

# node 정보 보기
rosnode info [노드_이름]

# node 종료
rosnode kill [노드_이름]

 

- rosnode list

rosout은 roscore에 해당하는 node라고 한다. 

 

- rosnode info [노드_이름]

정보가 나오긴 하는데 아직 뭔지 잘 모르겠다. 

 

- rosnode kill [노드_이름]

다음과 같이 노드를 종료할 수 있다. 

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ROS node 만들기

1. 작업 환경을 만들기

우선 내가 작업할 환경을 만들어줘야 한다. 

practice라는 폴더를 만든뒤에 src라는 폴더를 만들어주고 그 안에 들어가서 아래의 명령어를 입력한다. 

catkin_create_pkg [패키지 이름] [의존성 패키지]
#ros에선... roscpp라는 의존성 패키지를 사용한다고 한다.
catkin_create_pkg basic_tutorial roscpp

그러면 basic_tutorial이라는 폴더가 생기는데 다시 안으로 들어가서 src로 들어가주고 소스코드를 적는다. 

nano basic.cpp라고 해주면 basic.cpp를 쓸 수 있는 창이 나온다. 

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2. 소스코드 정의 

#include <ros/ros.h> #ROS 기본 헤더파일

int main(int argc, char **argv)
{
    ros::init(argc, argv, "basic_node"); #basic_node는 rosnode list를 했을때 나오는 이름
    ros::NodeHandle n; #Topic이나 서비스 노드에서 사용
    
    ros::Rate loop_rate(60); #노드의 동작 주파수 설정
    
    while (ros::ok()) # 노드가 종료되면 false를 반환
    {
    ROS_INFO("Hello World!"); # 무엇인가 출력을 하기 위한 코드 딱히 중요하지는 않음
    ros::spinOnce(); #Topic이나 서비스 노드에서 사용
    loop_rate.sleep(); # 정의한 Hz에 맞춰서 움직이게 해주는 코드
    }
    
    return 0;
}

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3. cmake 컴파일하기

cpp 파일을 컴파일 해주기 위해서는 cmake를 통해서 빌드를 진행해주어야 한다. 

** 패키지 안에 있는 CmakeList.txt 파일을 열어준다. 

패키지 안에 있는 CMakeList.txt

CMakelist.txt 파일에 들어왔다면 다음과 같이 수정을 해주면 된다. 주요 수정 내용은 밑의 코드와 같다. 

add_executable(basic_node src/basic.cpp)
target_link_libraries(basic_node ${catkin_LIBRARIES})

2줄의 코드를 작성할 때, basic_node라는 이름은 같아야 한다. 

코드의 주요 내용은 아래와 같다. 

add_executable(basic_node src/basic.cpp)
# src/basic.cpp에 위치하는 소스파일을 basic_node라는 이름의 실행파일로 만들겠다. 
# rosrun에서 사용되는 실행파일의 이름임!
# ros::init에서 사용한 node 이름과 동일하게 설정하는 것을 권장함.

target_link_libraries(basic_node ${catkin_LIBRARIES})
# 실행파일에 링크될 라이브러리를 지정한다. 
# basic_node라는 실행파일에 catkin_LIBRARIES라는 라이브러리를 지정한 것

이제 CmakeList.txt 수정은 완료가 되었다. 

그렇다면 워크스페이스 practice로 이동하여 CMake 빌드를 진행해준다. 

catkin_make

빌드 결과물 완성!

이제 roscore를 실행하고, 내가 만든 결과물을 인식할 수 있도록 한다. 

source devel/setup.bash

이것을 입력하면 이제 환경에 내가 만든 파일이 인식이 된다. 

혹시나 이것으로도 안 된다면

rospack find [패키지 이름]

을 입력하면 자동으로 인식이 되는 것을 확인할 수 있다. 

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4. 실행

이제 위에서와 같이 패키지에 있는 실행파일을 실행시켜주면 된다. 

rosrun basic_tutorial basic_node

 

rosnode list에도 basic_node로 잘 나오는 것을 볼 수 있다. 

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지금까지 ROS node에 대해서 알아보았다.