자율주행 자동차 개발기 Chapter 2. Ros Publisher, Subscriber

참고사항

이 글은 자율주행 자동차 개발 동아리에서 활동하며 배운 내용을 바탕으로 작성되었습니다.

제목이 자율주행 자동차 개발기이지만 제가 맡은 분야(캘리브레이션)를 중심으로 정리하였습니다. 따라서 실제 자율주행 자동차 개발에 필요한 모든 내용을 다루고 있지는 않습니다.

1. ROS의 구조

1. 마스터(master)

• 전체를 관리하는 관리자
• 노드들에게 이름을 부여하며 서로간의 연결을 관리
• roscore 명령어를 통해 실행됨

2. 노드(node)

• 실행할 수 있는 최소 단위
• 값을 받거나 내보낼 수 있음

3. 메시지(message)

• 노드가 데이터를 주고 받을 때 사용하는 데이터
• string, Int 등의 기본 메시지를 사용하거나 필요에 따라 커스텀 메시지를 만들 수도 있음

4. 토픽(topic)

• 메시지를 교환하는 버스
• 노드는 자신이 어떤 노드와 통신하는지 모르지만 특정 토픽을 구독해서 정보를 받아옴

5. 퍼블리셔(publisher)

• 메시지를 보내는 역할

6. 서브스크라이버(subscriber)

• 메시지를 받는 역할

2. Catkin 워크스페이스 생성

• catkin: ros의 빌드 시스템
• catkin 워크스페이스를 만들어 패키지를 관리

mkdir -p ~/catkin_ws/src
cd ~/catkin_ws/src
catkin_init_workspace
cd ~/catkin_ws
catkin_make
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash

• mkdir -p ~/catkin_ws/src: home을 기준으로 catkin_ws 폴더와 그 안에 src 폴더를 생성
• cd ~/catkin_ws/src: 1.에서 만든 src 폴더로 이동
• catkin_init_workspace: 워크스페이스 초기화
• cd ~/catkin_ws: catkin_ws로 이동
• catkin_make: 패키지 빌드
• source ~/catkin_ws/devel/setup.bash: 셋업
  • 터미널을 켤때마다 실행해주어야 함
  • 자동 실행을 원한다면 echo "source ~/catkin_ws/devel/setup.bash" >> ~/.bashrc 명령어 입력
    • 터미널이 켜질때마다 실행되는 .bashrc 파일에 셋업 명령어를 등록

3. Catkin 패키지 생성

cd ~/catkin_ws/src
catkin_create_pkg 패키지명 라이브러리 # 추천: catkin_create_pkg 패키지명 std_msgs rospy roscpp

• cd ~/catkin_ws/src: 패키지가 저장되는 경로인 ./src로 이동
• catkin_create_pkg 패키지명 std_msgs rospy roscpp: 원하는 패키지명과 라이브러리들을 추가하여 패키지 생성
  • catkin_create_pkg 패키지명 std_msgs rospy roscpp와 같이 여러 라이브러리를 추가할 수 있음
• rospack find 패키지명 명령어를 통해 패키지가 정상적으로 생성되었는지 확인 가능

4. Publisher

1. ~/catkin_ws/src/패키지명/src 경로에 파이썬 파일 생성

   • cat > pub.py 또는 vscode, 텍스트 에디터 등을 이용해 생성

2. publisher 코드

   #!/usr/bin/python3
      
   import rospy # rospy 라이브러리 추가
   from std_msgs.msg import Int64 # 사용할 메시지 타입 추가 (Int64, String 등)
      
   if __name__ == '__main__':
   	rospy.init_node("node_name1") # 노드 초기화, 노드 이름 설정
      	
   	publisher = rospy.Publisher(name="topic_name", data_class=Int64) # publisher 생성, 토픽 이름, 메시지 타입 설정
      	
   	r = rospy.Rate(1) # hz 설정, 1초에 몇번 통신할지 설정 (여기서는 1번)
      	
   	while not rospy.is_shutdown(): # rospy가 종료되지 않았다면 계속 실행
   		msg = Int64() # 메시지 선언
   		msg.data = 123 # 메시지에 값 할당
      		
   		rospy.loginfo(msg) # 메시지 정보 출력
      		
   		publisher.publish(msg) # 메시지 전송(publish)
      		
   		r.sleep() # rospy.Rate()를 통해 설정된 주기까지 잠시 정지
   

3. chmod +x pub.py: 생성한 파이썬 파일을 실행 가능한 상태로 변경

5. Subscriber

1. ~/catkin_ws/src/패키지명/src 경로에 파이썬 파일 생성

   • cat > sub.py 또는 vscode, 텍스트 에디터 등을 이용해 생성

2. subscriber 코드

   #!/usr/bin/python3
      
   import rospy # rospy 라이브러리 추가
   from std_msgs.msg import Int64 # 사용할 메시지 타입 추가 (Int64, String 등)
      
   def callback(msg): # 메시지를 받았을 때 실행할 콜백 함수
       rospy.loginfo(msg) # 메시지 정보 출력
      
   if __name__ == '__main__':
       rospy.init_node("node_name2") # 노드 초기화, 노드 이름 설정
      
       subscriber = rospy.Subscriber(name="topic_name", data_class=Int64, callback=callback) # subscriber 생성, 토픽 이름, 메시지 타입 설정, 콜백 함수 설정
      
       r = rospy.Rate(1) # hz 설정, 1초에 몇번 통신할지 설정 (여기서는 1번)
       while not rospy.is_shutdown(): # rospy가 종료되지 않았다면 계속 실행
           r.sleep() # rospy.Rate()를 통해 설정된 주기까지 잠시 정지
   

3. chmod +x sub.py: 생성한 파이썬 파일을 실행 가능한 상태로 변경

6. Publisher, Subscriber 테스트

아래 코드는 각각 다른 터미널에서 진행해야 합니다.(# 터미널 n으로 표기했습니다.)

# 터미널 1
catkin_make
roscore

• 빌드 후 ros 실행

# 터미널 2
rosrun 패키지명 pub.py

• publisher 실행

# 터미널 3
rosrun 패키지명 sub.py

• subscriber 실행

# 터미널 4
rosrun rqt_graph rqt_graph
rostopic echo topic_name

• rosrun rqt_graph rqt_graph: 모든 노드들과 이들 사이에 오고가는 토픽 확인

  

• rostopic echo topic_name: topic_name에서 오고가는 메시지 확인