간단한 publisher/subscriber 작성 (C++)

목표: C++을 사용하여 publisher 및 subscriber 노드를 생성하고 실행합니다.

배경

Nodes 는 ROS 그래프를 통해 통신하는 실행 가능한 프로세스입니다. 이 튜토리얼에서는 노드들이 topic 을 통해 서로에게 문자열 메시지 형식의 정보를 전달할 것입니다. 여기서 사용되는 예제는 간단한 “talker” 및 “listener” 시스템입니다. 한 노드는 데이터를 게시하고, 다른 노드는 해당 주제를 구독하여 해당 데이터를 수신합니다.

이 예제에 사용된 코드는 여기에서 찾을 수 있습니다.

전제 조건

이전 튜토리얼에서는 작업 공간을 만드는 방법 및 패키지를 만드는 방법 을 배웠습니다.

작업

1. 패키지 만들기

새 터미널을 열고 ROS 2 설치를 소스로 지정 하여 ros2 명령이 작동하도록합니다.

이전 튜토리얼에서 만든 이전 디렉토리 에서 생성한 ros2_ws 디렉토리로 이동합니다.

패키지는 워크스페이스의 루트가 아닌 src 디렉토리에서 만들어야합니다. 따라서 ros2_ws/src 로 이동하고 다음 명령을 실행하여 패키지 생성 명령을 실행합니다.

ros2 pkg create --build-type ament_cmake --license Apache-2.0 cpp_pubsub

터미널에서 패키지 cpp_pubsub 및 모든 필요한 파일 및 폴더가 생성되었음을 확인하는 메시지가 반환됩니다.

ros2_ws/src/cpp_pubsub/src 로 이동합니다. 이것은 CMake 패키지의 모든 실행 파일을 포함해야하는 디렉토리입니다.

2. 퍼블리셔 노드 작성

다음 명령을 입력하여 예제 토크 코드를 다운로드합니다.

wget -O publisher_member_function.cpp https://raw.githubusercontent.com/ros2/examples/humble/rclcpp/topics/minimal_publisher/member_function.cpp

이제 publisher_member_function.cpp 라는 새 파일이 있어야합니다.

원하는 텍스트 편집기를 사용하여 파일을 엽니다.

#include <chrono>
#include <functional>
#include <memory>
#include <string>

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "std_msgs/msg/string.hpp"

using namespace std::chrono_literals;

/* 이 예제는 노드의 하위 클래스를 만들고 타이머에서 콜백으로 등록하기 위해 std::bind()를 사용합니다. */

class MinimalPublisher : public rclcpp::Node
{
  public:
    MinimalPublisher()
    : Node("minimal_publisher"), count_(0)
    {
      publisher_ = this->create_publisher<std_msgs::msg::String>("topic", 10);
      timer_ = this->create_wall_timer(
      500ms, std::bind(&MinimalPublisher::timer_callback, this));
    }

  private:
    void timer_callback()
    {
      auto message = std_msgs::msg::String();
      message.data = "Hello, world! " + std::to_string(count_++);
      RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Publishing: '%s'", message.data.c_str());
      publisher_->publish(message);
    }
    rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_;
    rclcpp::Publisher<std_msgs::msg::String>::SharedPtr publisher_;
    size_t count_;
};

int main(int argc, char * argv[])
{
  rclcpp::init(argc, argv);
  rclcpp::spin(std::make_shared<MinimalPublisher>());
  rclcpp::shutdown();
  return 0;
}

2.1 코드 검토

코드 상단에는 사용할 표준 C++ 헤더가 포함되어 있습니다. 표준 C++ 헤더 이후에는 ROS 2 시스템의 가장 일반적인 부분을 사용할 수 있게 해주는 rclcpp/rclcpp.hpp 가 포함되어 있습니다. 마지막으로 데이터를 게시하는 데 사용할 내장 메시지 유형인 std_msgs/msg/string.hpp 가 있습니다.

#include <chrono>
#include <functional>
#include <memory>
#include <string>

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "std_msgs/msg/string.hpp"

using namespace std::chrono_literals;

이러한 줄은 노드의 종속성을 나타냅니다. 의존성은 package.xml 및 CMakeLists.txt 에 추가되어야합니다. 이 부분은 다음 섹션에서 수행합니다.

다음 라인에서는 노드 클래스 MinimalPublisher 를 만들고 rclcpp::Node 에서 상속합니다. 코드의 모든 this 는 노드를 가리킵니다.

class MinimalPublisher : public rclcpp::Node

공개 생성자에서는 노드 이름을 minimal_publisher 로 지정하고 count_ 를 0으로 초기화합니다. 생성자 내에서 publisher_ 는 String 메시지 유형, 주제 이름 topic 및 백업 발생 시 메시지 수를 제한하는 데 필요한 대기열 크기로 초기화됩니다. 다음으로 timer_ 가 초기화되며 이로 인해 timer_callback 함수가 0.5초마다 두 번 실행됩니다.

public:
  MinimalPublisher()
  : Node("minimal_publisher"), count_(0)
  {
    publisher_ = this->create_publisher<std_msgs::msg::String>("topic", 10);
    timer_ = this->create_wall_timer(
    500ms, std::bind(&MinimalPublisher::timer_callback, this));
  }

timer_callback 함수는 메시지 데이터가 설정되고 메시지가 실제로 게시되는 곳입니다.

RCLCPP_INFO 매크로를 사용하여 게시된 모든 메시지가 콘솔에 인쇄되도록합니다.

private:
  void timer_callback()
  {
    auto message = std_msgs::msg::String();
    message.data = "Hello, world! " + std::to_string(count_++);
    RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Publishing: '%s'", message.data.c_str());
    publisher_->publish(message);
  }

마지막으로 타이머, publisher 및 count의 선언이 있습니다.

rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_;
rclcpp::Publisher<std_msgs::msg::String>::SharedPtr publisher_;
size_t count_;

main 함수는 실제로 노드를 실행합니다. rclcpp::init 은 ROS 2를 초기화하고, rclcpp::spin 은 타이머의 콜백을 포함하여 노드에서 데이터를 처리하기 시작합니다.

int main(int argc, char * argv[])
{
  rclcpp::init(argc, argv);
  rclcpp::spin(std::make_shared<MinimalPublisher>());
  rclcpp::shutdown();
  return 0;
}

2.2 종속성 추가

이제 ros2_ws/src/cpp_pubsub 디렉토리로 한 번 더 이동하여 CMakeLists.txt 및 package.xml 파일이 이미 생성되었음을 확인합니다.

텍스트 편집기에서 package.xml 을 엽니다.

이전 튜토리얼 에서 언급한대로 description, maintainer 및 license 태그를 채워야합니다.

<description>Examples of minimal publisher/subscriber using rclcpp</description>
<maintainer email="you@email.com">Your Name</maintainer>
<license>Apache License 2.0</license>

ament_cmake 빌드 툴 의존성 뒤에 새 줄을 추가하고 노드의 include 문과 해당 종속성을 추가합니다.

<depend>rclcpp</depend>
<depend>std_msgs</depend>

이것은 코드가 빌드되고 실행될 때 패키지가 rclcpp 및 std_msgs 가 필요하다는 것을 나타냅니다.

파일을 저장하십시오.

2.3 CMakeLists.txt

이제 CMakeLists.txt 파일을 엽니다. 기존 종속성 find_package(ament_cmake REQUIRED) 아래에 다음 라인을 추가하십시오.

find_package(rclcpp REQUIRED)
find_package(std_msgs REQUIRED)

그 다음 실행 파일을 추가하고 ros2 run 을 사용하여 노드를 실행할 수 있도록 talker 라는 이름으로 지정하십시오.

add_executable(talker src/publisher_member_function.cpp)
ament_target_dependencies(talker rclcpp std_msgs)

마지막으로 install(TARGETS...) 섹션을 추가하여 ros2 run 이 실행 가능한 파일을 찾을 수 있도록하십시오.

install(TARGETS
  talker
  DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})

불필요한 섹션과 주석을 제거하여 CMakeLists.txt 파일을 정리하십시오.

cmake_minimum_required(VERSION 3.5)
project(cpp_pubsub)

# Default to C++14
if(NOT CMAKE_CXX_STANDARD)
  set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)
endif()

if(CMAKE_COMPILER_IS_GNUCXX OR CMAKE_CXX_COMPILER_ID MATCHES "Clang")
  add_compile_options(-Wall -Wextra -Wpedantic)
endif()

find_package(ament_cmake REQUIRED)
find_package(rclcpp REQUIRED)
find_package(std_msgs REQUIRED)

add_executable(talker src/publisher_member_function.cpp)
ament_target_dependencies(talker rclcpp std_msgs)

install(TARGETS
  talker
  DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})

ament_package()

이제 패키지를 빌드하고 로컬 설정 파일을 소스로하고 실행할 수 있지만, 다음 섹션에서 전체 시스템이 작동하는 것을 볼 수 있도록 구독자 노드를 먼저 만들어 보겠습니다.

3. 구독자 노드 작성

다음 명령을 사용하여 다음 노드를 만들기 위해 ros2_ws/src/cpp_pubsub/src 로 돌아갑니다.

wget -O subscriber_member_function.cpp https://raw.githubusercontent.com/ros2/examples/humble/rclcpp/topics/minimal_subscriber/member_function.cpp

이 파일들이 존재하는지 확인하십시오.

publisher_member_function.cpp  subscriber_member_function.cpp

텍스트 편집기에서 subscriber_member_function.cpp 파일을 엽니다.

#include <memory>

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "std_msgs/msg/string.hpp"
using std::placeholders::_1;

class MinimalSubscriber : public rclcpp::Node
{
  public:
    MinimalSubscriber()
    : Node("minimal_subscriber")
    {
      subscription_ = this->create_subscription<std_msgs::msg::String>(
      "topic", 10, std::bind(&MinimalSubscriber::topic_callback, this, _1));
    }

  private:
    void topic_callback(const std_msgs::msg::String & msg) const
    {
      RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "I heard: '%s'", msg.data.c_str());
    }
    rclcpp::Subscription<std_msgs::msg::String>::SharedPtr subscription_;
};

int main(int argc, char * argv[])
{
  rclcpp::init(argc, argv);
  rclcpp::spin(std::make_shared<MinimalSubscriber>());
  rclcpp::shutdown();
  return 0;
}

3.1 코드 검토

구독자 노드의 코드는 패브릭 노드와 거의 동일합니다. 이제 노드의 이름은 minimal_subscriber 로 지정되고 생성자는 노드의 create_subscription 클래스를 사용하여 콜백을 실행합니다.

타이머가 없기 때문에 구독자는 메시지가 topic 주제로 게시될 때마다 간단히 응답합니다.

public:
  MinimalSubscriber()
  : Node("minimal_subscriber")
  {
    subscription_ = this->create_subscription<std_msgs::msg::String>(
    "topic", 10, std::bind(&MinimalSubscriber::topic_callback, this, _1));
  }

이전 토픽 튜토리얼 에서 토픽 이름과 메시지 타입이 퍼블리셔와 서브스크라이버 간에 일치해야 서로 통신할 수 있음을 기억하세요.

topic_callback 함수는 토픽을 통해 발행된 문자열 메시지 데이터를 수신하고, 해당 데이터를 RCLCPP_INFO 매크로를 사용하여 콘솔에 출력합니다.

이 클래스에서 유일하게 선언된 필드는 구독(subscription)입니다.

private:
  void topic_callback(const std_msgs::msg::String & msg) const
  {
    RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "I heard: '%s'", msg.data.c_str());
  }

main 함수는 정확히 동일하며, 이제 MinimalSubscriber 노드를 스핀합니다. 퍼블리셔 노드의 경우 스핀은 타이머를 시작하는 것을 의미하지만 서브스크라이버의 경우 메시지가 도착할 때마다 수신할 준비를 하는 것을 의미합니다.

이 노드는 퍼블리셔 노드와 동일한 종속성을 가지고 있으므로 package.xml 에 추가해야 할 새로운 내용은 없습니다.

int main(int argc, char * argv[])
{
  rclcpp::init(argc, argv);
  rclcpp::spin(std::make_shared<MinimalSubscriber>());
  rclcpp::shutdown();
  return 0;
}

3.2 CMakeLists.txt

CMakeLists.txt 파일을 다시 열고 실행 파일과 서브스크라이버 노드를 퍼블리셔 노드 항목 아래에 추가하세요.

add_executable(listener src/subscriber_member_function.cpp)
ament_target_dependencies(listener rclcpp std_msgs)

install(TARGETS
  talker
  listener
  DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})

파일을 저장한 다음 퍼블리셔/서브스크라이버 시스템이 준비된 것입니다.

4 빌드 및 실행

아마도 이미 ROS 2 시스템의 일부로 rclcpp 와 std_msgs 패키지가 설치되어 있을 것입니다. 빌드하기 전에 빠진 종속성을 확인하려면 워크스페이스 루트 (ros2_ws)에서 rosdep 를 실행하는 것이 좋습니다.

rosdep install -i --from-path src --rosdistro humble -y

여전히 워크스페이스 루트인 ros2_ws 에서 새 패키지를 빌드하세요.

colcon build --packages-select cpp_pubsub

새 터미널을 열고 ros2_ws 로 이동한 다음 설정 파일을 소스로 지정하세요.

. install/setup.bash

이제 토커 노드를 실행하세요.

ros2 run cpp_pubsub talker

터미널은 다음과 같이 매 0.5초마다 정보 메시지를 게시하기 시작해야 합니다.

[INFO] [minimal_publisher]: Publishing: "Hello World: 0"
[INFO] [minimal_publisher]: Publishing: "Hello World: 1"
[INFO] [minimal_publisher]: Publishing: "Hello World: 2"
[INFO] [minimal_publisher]: Publishing: "Hello World: 3"
[INFO] [minimal_publisher]: Publishing: "Hello World: 4"

다른 터미널을 열고 다시 ros2_ws 내에서 설정 파일을 소스로 지정한 다음 리스너 노드를 시작하세요.

ros2 run cpp_pubsub listener

리스너는 터미널에 메시지를 출력하기 시작하며 그 때마다 게시자가 메시지 수신을 시작하는 시점부터 시작됩니다.

[INFO] [minimal_subscriber]: I heard: "Hello World: 10"
[INFO] [minimal_subscriber]: I heard: "Hello World: 11"
[INFO] [minimal_subscriber]: I heard: "Hello World: 12"
[INFO] [minimal_subscriber]: I heard: "Hello World: 13"
[INFO] [minimal_subscriber]: I heard: "Hello World: 14"

각 터미널에서 Ctrl+C 를 입력하여 노드를 중지합니다.

요약

데이터를 퍼블리시하고 구독하는 두 개의 노드를 생성했습니다. 빌드 및 실행하기 전에 종속성 및 실행 파일을 패키지 설정 파일에 추가했습니다.

다음 단계

다음으로, 서비스/클라이언트 모델을 사용하여 간단한 ROS 2 패키지를 더 생성할 것입니다. 다시 한번 선택하여 C++ 또는 Python 로 작성할 수 있습니다.