[ロボ実験記録] ROS2の勉強1: パッケージ作成とプロセス間の通信

概要

• ロボットアームの快適な操作にはROS2は避けられないようなので､ROS2を､かいつまんで勉強していきます

• パッケージ作成とプロセス間の通信までやってみました

ROS2のセットアップは以下のページなどを参照｡
環境構築にdockerは便利ですが､自分で作ってみた方が､諸々の理解は深まると思います｡

(本記事では､ROS2のロングサポートバージョンのHumbleをつかっています)

こちらの参考書をもとに勉強しています｡
Githubにコードは上がっています｡ただ､この記事も含め､webは断片的な情報が多いので､真面目に勉強されたい方は購入をおすすめします｡
本記事のコードには適当なアレンジを加えています｡

ROS2とPythonで作って学ぶAIロボット入門 (KS理工学専門書)

ROS2とPythonで作って学ぶAIロボット入門のサポートサイト

chapter2 (rosの基礎)

パッケージの作成

ROS2で何かをするには､パッケージを作るのが基本とのことです｡
適当にフォルダを作成 → パッケージ作成コマンドを打つ流れで作成します｡


次のコマンドで､pkg1というパッケージを作りました｡

mkdir ros_ws
mkdir ros_ws/src
cd ros_ws/src

#パッケージ作成
ros2 pkg create --build-type ament_python --node-name node1 pkg1

(node-nameがなんだか､あまり分かってませんが､とりあえずnode1としました)

ビルド

パッケージを作成すると､色々とファイルが生成されます｡
これをrosで呼び出せるように､buildします｡
--symlink-installをつけると､シンボリックリンクが生成され､ソースコードを変更後､buildをし直さなくてもプログラムに反映されるようです｡

colcon build --symlink-install

設定ファイルの読み込み

作成したモジュールを呼び出すコマンド

 source (ワークスペースへのパス)/ws1/install/setup.bash

実行

ros2 run pkg1 node1

"Hi from pkg1." というメッセージが帰ってきました｡初のROSプログラムです｡
src/pkg1/node1.pyが本体のようです｡ 試しに､書き換えてみました｡
3回ループをするようにしたところ､きちんと3回printされました｡

ノードの生成

プログラム上で､明示的にnodeと呼ばれるプロセス作る必要があるようです｡
こちらのソースコードを写経します(一部アレンジ)｡

node1.py

import rclpy
from rclpy.node import Node


class HappyNode(Node):
    def __init__(self):
        print("ノードを作ります")
        super().__init__('node1')
        self.get_logger().info('Hi from pkg1.')


def main():
    print("begin main")
    rclpy.init()
    node = HappyNode()
    rclpy.shutdown()
    print("end main")


if __name__ == '__main__':
    main()

実行すると､無事にノードができた感じがします｡

プロセス(ノード)間の通信: パブリシャ&サブスクライバ

2つのプロセス間で通信をさせます｡
パブリシャ&サブスクライバ通信では､一方向の通信をするようです｡

パブリシャの実装

パブリシャとは､データを発信する側のようです｡
以下のコードでは､0.1秒ごとに､内部変数iの状況を発信します｡

node1.pyを編集します｡

import rclpy
from rclpy.node import Node
from std_msgs.msg import String


class PublisherNode(Node):
    def __init__(self):
        print("ノードを作ります")
        super().__init__('node1')
        self.get_logger().info('Hi from pkg1.')
        self.pub = self.pub = self.create_publisher(String, 'chatter', 10)
        self.timer = self.create_timer(0.1, self.timer_callback)
        self.i = 100

    def timer_callback(self):
        msg = String()
        msg.data = 'Hello World: %d' % self.i
        self.pub.publish(msg)
        self.get_logger().info('Publishing: "%s"' % msg.data)
        self.i += 1


def main():
    print("begin main")
    rclpy.init()
    node = PublisherNode()
    rclpy.spin(node)
    rclpy.shutdown()
    print("end main")


if __name__ == '__main__':
    main()

spinというコマンドを実行すると､ユーザーが強制終了するまで､time_callbaclを定期的に呼び出し続けるようです｡

サブスクライバの実装

データを受け取るノードのようです｡
node1.pyと同じフォルダに､node2.py作ります｡

import rclpy
from rclpy.node import Node
from std_msgs.msg import String


class SubscriberNode(Node):
    def __init__(self):
        print("ノード2を作ります")
        super().__init__('node2')
        self.get_logger().info('Hi from pkg1.')
        self.sub = self.create_subscription(
            String, 'chatter', self.callback, 10)

        self.sub = self.create_subscription(String, 'topic', self.callback, 10)

    def callback(self, msg):
        self.get_logger().info('I heard: "%s"' % msg.data)


def main():
    print("begin main")
    rclpy.init()
    node = SubscriberNode()
    rclpy.spin(node)
    rclpy.shutdown()
    print("end main")


if __name__ == '__main__':
    main()

setup.pyにnode2の情報を追記します｡

ビルドし直して､別のターミナルでnode1, node2を実行します｡

colcon build --symlink-install

1つ目のターミナル

ros2 run pkg1 node1

2つ目のターミナルを立ち上げ､humbleと今回のpackageのsetup.bashを実行し､以下のコマンドを実行

ros2 run pkg1 node2

実行結果は以下の通り｡うまく通信できたようです｡

サーバー・クライアント通信というものもあるようですが､割愛します｡
次は､一気に飛んで､ロボットアームを制御しようと思います(第六章に対応)｡