ROS机器人开发实践
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4.1　launch启动文件

到目前为止，每当我们需要运行一个ROS节点或工具时，都需要打开一个新的终端运行一个命令。当系统中的节点数量不断增加时，“每个节点一个终端”的模式会变得非常麻烦。那么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。

启动文件（Launch File）便是ROS中一种同时启动多个节点的途径，它还可以自动启动ROS Master节点管理器，并且可以实现每个节点的各种配置，为多个节点的操作提供很大便利。

4.1.1　基本元素

首先来看一个简单的launch文件，对其产生初步的概念。

<launch>
    <node pkg="turtlesim" name="sim1" type="turtlesim_node"/>
    <node pkg="turtlesim" name="sim2" type="turtlesim_node"/>
</launch>

这是一个简单而完整的launch文件，采用XML的形式进行描述，包含一个根元素<launch>和两个节点元素<node>。

1.<launch>

XML文件必须包含一个根元素，launch文件中的根元素采用<launch>标签定义，文件中的其他内容都必须包含在这个标签中：

<launch> 
    … 
</launch>

2.<node>

启动文件的核心是启动ROS节点，采用<node>标签定义，语法如下：

<node pkg="package-name" type="executable-name" name="node-name" />

从上面的定义规则可以看出，在启动文件中启动一个节点需要三个属性：pkg、type和name。其中pkg定义节点所在的功能包名称，type定义节点的可执行文件名称，这两个属性等同于在终端中使用rosrun命令执行节点时的输入参数。name属性用来定义节点运行的名称，将覆盖节点中init()赋予节点的名称。这是三个最常用的属性，在某些情况下，我们还有可能用到以下属性。

·output="screen"：将节点的标准输出打印到终端屏幕，默认输出为日志文档。

·respawn="true"：复位属性，该节点停止时，会自动重启，默认为false。

·required="true"：必要节点，当该节点终止时，launch文件中的其他节点也被终止。

·ns="namespace"：命名空间，为节点内的相对名称添加命名空间前缀。

·args="arguments"：节点需要的输入参数。

实际应用中的launch文件往往会更加复杂，使用的标签也会更多，如本书后续内容中一个启动机器人的launch文件如下：

<launch>
    <node pkg="mrobot_bringup" type="mrobot_bringup" name="mrobot_bringup" output= "screen" />
    <arg name="urdf_file" default="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find mrobot_ description)/urdf/mrobot_with_rplidar.urdf.xacro'" />
    <param name="robot_description" command="$(arg urdf_file)" />
    <node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" />
    <node pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" name="state_publisher">
        <param name="publish_frequency" type="double" value="5.0" />
    </node>
    <node name="base2laser" pkg="tf" type="static_transform_publisher" args="0 0 0 0 0 0 1 /base_link /laser 50"/>
    <node pkg="robot_pose_ekf" type="robot_pose_ekf" name="robot_pose_ekf">
        <remap from="robot_pose_ekf/odom_combined" to="odom_combined"/>
        <param name="freq" value="10.0"/>
        <param name="sensor_timeout" value="1.0"/>
        <param name="publish_tf" value="true"/>
        <param name="odom_used" value="true"/>
        <param name="imu_used" value="false"/>
        <param name="vo_used" value="false"/>
        <param name="output_frame" value="odom"/>
    </node>
    <include file="$(find mrobot_bringup)/launch/rplidar.launch" />
</launch>

目前，我们只关注其中的标签元素，除了上面介绍的<launch>和<node>，这里还出现了<arg>、<param>、<remap>，这些都是常用的标签元素。

4.1.2　参数设置

为了方便设置和修改，launch文件支持参数设置的功能，类似于编程语言中的变量声明。关于参数设置的标签元素有两个：<param>和<arg>，一个代表parameter，另一个代表argument。这两个标签元素翻译成中文都是“参数”的意思，但是这两个“参数”的意义是完全不同的。

1.<param>

parameter是ROS系统运行中的参数，存储在参数服务器中。在launch文件中通过<param>元素加载parameter；launch文件执行后，parameter就加载到ROS的参数服务器上了。每个活跃的节点都可以通过ros：：param：：get()接口来获取parameter的值，用户也可以在终端中通过rosparam命令获得parameter的值。

<param>的使用方法如下：

<param name="output_frame" value="odom"/>

运行launch文件后，output_frame这个parameter的值就设置为odom，并且加载到ROS参数服务器上了。但是在很多复杂的系统中参数的数量很多，如果这样一个一个地设置会非常麻烦，ROS也为我们提供了另外一种类似的参数（<rosparam>）加载方式：

<rosparam file="$(find 2dnav_pr2)/config/costmap_common_params.yaml" command="load" ns="local_costmap" />

<rosparam>可以帮助我们将一个YAML格式文件中的参数全部加载到ROS参数服务器中，需要设置command属性为“load”，还可以选择设置命名空间“ns”。

2.<arg>

argument是另外一个概念，类似于launch文件内部的局部变量，仅限于launch文件使用，便于launch文件的重构，与ROS节点内部的实现没有关系。

设置argument使用<arg>标签元素，语法如下：

<arg name="arg-name" default= "arg-value"/>

launch文件中需要使用到argument时，可以使用如下方式调用：

<param name="foo" value="$(arg arg-name)" />
<node name="node" pkg="package" type="type " args="$(arg arg-name)" />

4.1.3　重映射机制

ROS的设计目标是提高代码的复用率，所以ROS社区中的很多功能包我们都可以拿来直接使用，而不需要关注功能包的内部实现。那么问题来了，别人的功能包的接口不一定和我们的系统兼容呀？

ROS提供一种重映射的机制，简单来说就是取别名，类似于C++中的别名机制，我们不需要修改别人的功能包的接口，只需要将接口名称重映射一下，取一个别名，我们的系统就认识了（接口的数据类型必须相同）。launch文件中的<remap>标签可以帮助我们实现这个重映射功能。

比如turtlebot的键盘控制节点发布的速度控制指令话题可能是/turtlebot/cmd_vel，但是我们自己的机器人订阅的速度控制话题是/cmd_vel，这时使用<remap>就可以轻松解决问题，将/turtlebot/cmd_vel重映射为/cmd_vel，我们的机器人就可以接收到速度控制指令了：

<remap from="/turtlebot/cmd_vel" to="/cmd_vel"/>

重映射机制在ROS中的使用非常广泛，也非常重要，方法不止这一种，也可以在终端中实现重映射（参考3.8.3节），读者一定要理解好这种机制。

4.1.4　嵌套复用

在复杂的系统中，launch文件往往有很多，这些launch文件之间也会存在依赖关系。如果要直接复用一个已有launch文件中的内容，可以使用<include>标签包含其他launch文件，这与C语言中的include几乎是一样的。

<include file="$(dirname)/other.launch" />

launch是ROS框架中非常实用、灵活的功能，它类似于一种高级编程语言，可以帮助我们管理启动系统时的方方面面。在使用ROS的过程中，很多情况下我们并不需要编写大量代码，仅需要使用已有的功能包，编辑一下launch文件就可以完成很多机器人功能。

本节仅介绍了launch中最为常用的一些标签元素，还有更多高级的标签元素可以通过访问http://wiki.ros.org/roslaunch/XML来学习。

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