Launch：多节点启动与配置脚本
到目前为止，每当我们运行一个ROS节点，都需要打开一个新的终端运行一个命令。机器人系统中节点很多，每次都这样启动好麻烦呀。有没有一种方式可以一次性启动所有节点呢？答案当然是肯定的，那就是Launch启动文件，它是ROS系统中多节点启动与配置的一种脚本。
Launch文件
这是一个完整的Launch文件，乍看上去，好像Python代码呀，没错，ROS2中的Launch文件就是基于Python描述的。
Launch的核心目的是启动节点，我们在命令行中输入的各种参数，在Launch文件中，通过类似这样的很多代码模版，也可以进行配置，甚至还可以使用Python原有的编程功能，大大丰富了启动过程中的多样化配置。
Launch文件在ROS系统中出现的频次相当之高，它就像粘合剂一样，可以自由组装和配置各个节点，那如何编写或者阅读一个Launch文件呢，我们通过一系列例程带领大家来了解。
多节点启动
先来看看如何启动多个节点。
运行效果
启动终端，使用ros2中的launch命令来启动第一个launch文件示例：
运行成功后，就可以在终端中看到发布者和订阅者两个节点的日志信息啦。
文件解析
这两个节点是如何启动的呢？我们来分析下这个launch文件。
learning_launch/simple.launch.py
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([ # 返回launch文件的描述信息
Node( # 配置一个节点的启动
package='learning_topic', # 节点所在的功能包
executable='topic_helloworld_pub', # 节点的可执行文件
),
Node( # 配置一个节点的启动
package='learning_topic', # 节点所在的功能包
executable='topic_helloworld_sub', # 节点的可执行文件名
),
])
命令行参数配置
我们使用ros2命令在终端中启动节点时，还可以在命令后配置一些传入程序的参数，使用launch文件一样可以做到。
运行效果
比如我们想要运行一个Rviz可视化上位机，并且加载某一个配置文件，使用命令行的话，是这样的：
命令后边还得跟一长串配置文件的路径，如果放在launch文件里，启动就优雅很多了：
文件解析
命令行后边的参数是如何通过launch传入节点的呢？来看下这个launch文件。
learning_launch/rviz.launch.py
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_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
rviz_config = os.path.join( # 找到配置文件的完整路径
get_package_share_directory('learning_launch'),
'rviz',
'turtle_rviz.rviz'
)
return LaunchDescription([ # 返回launch文件的描述信息
Node( # 配置一个节点的启动
package='rviz2', # 节点所在的功能包
executable='rviz2', # 节点的可执行文件名
name='rviz2', # 对节点重新命名
arguments=['-d', rviz_config] # 加载命令行参数
)
])
资源重映射
ROS社区中的资源非常多，当我们使用别人代码的时候，经常会发现通信的话题名称不太符合我们的要求，能否对类似的资源重新命名呢？
为了提高软件的复用性，ROS提供了资源重映射的机制，可以帮助我们解决类似的问题。
运行效果
启动一个终端，运行如下例程，很快会看到出现了两个小海龟仿真器界面；再打开一个终端，发布如下话题，让海龟1动起来，海龟2也会一起运动：
$ ros2 launch learning_launch rviz.launch.py
$ ros2 topic pub --rate 1 /turtle1/cmd_vel geometry_msgs/msg/Twist "{linear: {x: 2.0, y: 0.0, z: 0.0}, angular: {x: 0.0, y: 0.0, z: 1.8}}"
文件解析
为什么两个海龟都会动呢？这里要用到turtlesim功能包里另外一个节点，叫做mimic，它的功能是订阅某一个海龟的Pose位置，通过计算，变换成一个同样运动的速度指令，发布出去。
至于mimic节点订阅或者发布的话题名叫什么呢？我们就可以通过重映射修改成对应任意海龟的名字。
learning_launch/remapping.launch.py
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([ # 返回launch文件的描述信息
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
executable='turtlesim_node', # 节点的可执行文件名
name='sim' # 对节点重新命名
),
Node( # 配置一个节点的启动
package='turtlesim', # 节点所在的功能包
namespace='turtlesim2', # 节点所在的命名空间
executable='turtlesim_node', # 节点的可执行文件名
name='sim' # 对节点重新命名
),
Node( # 配置一个节点的启动
package='turtlesim', # 节点所在的功能包
executable='mimic', # 节点的可执行文件名
name='mimic', # 对节点重新命名
remappings=[ # 资源重映射列表
('/input/pose', '/turtlesim1/turtle1/pose'), # 将/input/pose话题名修改为/turtlesim1/turtle1/pose
('/output/cmd_vel', '/turtlesim2/turtle1/cmd_vel'), # 将/output/cmd_vel话题名修改为/turtlesim2/turtle1/cmd_vel
]
)
])
ROS参数设置
ROS系统中的参数，也可以在Launch文件中设置。
运行效果
启动一个终端，运行如下命令：
在启动的海龟仿真器中，我们看到背景颜色被改变了，这个颜色参数的设置就是在launch文件中完成的。
文件解析
我们看下在launch文件中如何来设置参数的。
learning_launch/parameters.launch.py
from launch import LaunchDescription # launch文件的描述类
from launch.actions import DeclareLaunchArgument # 声明launch文件内使用的Argument类
from launch.substitutions import LaunchConfiguration, TextSubstitution
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
background_r_launch_arg = DeclareLaunchArgument(
'background_r', default_value=TextSubstitution(text='0') # 创建一个Launch文件内参数（arg）background_r
)
background_g_launch_arg = DeclareLaunchArgument(
'background_g', default_value=TextSubstitution(text='84') # 创建一个Launch文件内参数（arg）background_g
)
background_b_launch_arg = DeclareLaunchArgument(
'background_b', default_value=TextSubstitution(text='122') # 创建一个Launch文件内参数（arg）background_b
)
return LaunchDescription([ # 返回launch文件的描述信息
background_r_launch_arg, # 调用以上创建的参数（arg）
background_g_launch_arg,
background_b_launch_arg,
Node( # 配置一个节点的启动
package='turtlesim',
executable='turtlesim_node', # 节点所在的功能包
name='sim', # 对节点重新命名
parameters=[{ # ROS参数列表
'background_r': LaunchConfiguration('background_r'), # 创建参数background_r
'background_g': LaunchConfiguration('background_g'), # 创建参数background_g
'background_b': LaunchConfiguration('background_b'), # 创建参数background_b
}]
),
])
Attention
launch文件中出现的argument和parameter，虽都译为“参数”，但含义不同： - argument：仅限launch文件内部使用，方便在launch中调用某些数值； - parameter：ROS系统的参数，方便在节点见使用某些数值。
加载参数文件
以上例程我们在launch文件中一个一个的设置参数，略显麻烦，当参数比较多的时候，建议使用参数文件进行加载。
learning_launch/parameters_yaml.launch.py
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_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
config = os.path.join( # 找到参数文件的完整路径
get_package_share_directory('learning_launch'),
'config',
'turtlesim.yaml'
)
return LaunchDescription([ # 返回launch文件的描述信息
Node( # 配置一个节点的启动
package='turtlesim', # 节点所在的功能包
executable='turtlesim_node', # 节点的可执行文件名
namespace='turtlesim2', # 节点所在的命名空间
name='sim', # 对节点重新命名
parameters=[config] # 加载参数文件
)
])
Launch文件包含
在复杂的机器人系统中，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文件互相包含。
文件解析
learning_launch/namespaces.launch.py
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
])
功能包编译配置
...
data_files=[
('share/ament_index/resource_index/packages',
['resource/' + package_name]),
('share/' + package_name, ['package.xml']),
(os.path.join('share', package_name, 'launch'), glob(os.path.join('launch', '*.launch.py'))),
(os.path.join('share', package_name, 'config'), glob(os.path.join('config', '*.*'))),
(os.path.join('share', package_name, 'rviz'), glob(os.path.join('rviz', '*.*'))),
],
...
参考链接
https://docs.ros.org/en/humble/Tutorials/Launch/Launch-Main.html
https://docs.ros.org/en/humble/Tutorials/Launch/Using-ROS2-Launch-For-Large-Projects.html
