15일차 - ROS msg, srv 만들기

서론

로보티즈에서 공개한 delivery service robot의 코드를 분석하며 클론 코딩을 진행해보려 했는데... 너무 어렵습니다... 대형 프로젝트를 하기 위해선 기초를 다질 필요가 있어 기본적인 내용을 다뤄보려 합니다. 먼저 다룰 내용은 독립적인 msg, srv 패키지를 만드는 것입니다. 책에 나온 실습에서 메시지 생성과 동시에 사용하는 건 좋지 않은 방식이다..라고는 쓰여있지만 지면 관계 상 생성 및 사용을 동시에 하고 있어, 독립적인 msg, srv 헤더를 만드는 방법을 알기 위한 시간입니다...

독립적인 msg, srv 패키지 만들기

다음 글을 참고했습니다.
http://wiki.ros.org/ROS/Tutorials/CreatingMsgAndSrv

1. Introduction to msg and srv

• msg: 메시지 파일은 ROS 메시지의 영역에 대해 기술한 단순한 텍스트 파일입니다. 이 파일은 다양한 언어의 소스코드에서 사용하는 메시지를 만드는 데 사용됩니다.
• srv: 서비스 파일은 request, response 부분으로 나뉩니다.

msg 파일은 패키지 내 msg 폴더에 저장되고, srv 파일은 srv 폴더에 저장됩니다.

메시지는 한 줄 당 필드 유형과 필드 이름이 기술된 단순한 텍스트 파일입니다. 사용할 수 있는 필드 타입은 다음과 같습니다.

• int8, int16, int32, int64 (plus uint*)
• float32, float64
• string
• time, duration
• 다른 메시지 파일
• 변수 크기에 맞는 배열[]과 고정 크기 배열[C]

ROS에는 Header라는 특별한 타입이 있습니다. 헤더는 ROS에서 자주 사용되는 타임스템프와 좌표 정보를 포함합니다. 아마 다음과 같이 첫 줄에 Header header가 쓰여있는 모습을 자주 보게 될 것입니다.

아래 예제는 헤더, 문자열, 두 개의 다른 메시지를 사용하는 메시지 파일입니다.

Header header
string child_frame_id
geometry_msgs/PoseWithCovariance pose
geometry_msgs/TwistWithCovariance twist

srv 파일은 msg 파일과 구성이 같으며, request와 response를 ---로 나눕니다. srv 파일의 예시는 다음과 같습니다.

int64 A
int64 B
---
int64 Sum

A와 B는 request, Sum은 response입니다.

2. 메시지 사용하기

2.1 메시지 생성하기

이전에 만든 패키지에 새 메시지를 추가해봅시다.
(저는 이전 튜토리얼을 따라하지 않았기 때문에 새로 패키지를 만들어주었습니다.)

roscd beginner_tutorials
mkdir msg
echo "int64 num" > msg/Num.msg

예제 msg 파일은 1줄이지만, 아래와 같이 복잡하게 구성할 수도 있습니다.

string first_name
string last_name
uint8 age
uint32 score

메시지를 작성했지만, 메시지가 C++, Python 혹은 다른 언어의 소스 코드로 변환되도록 한 가지 과정을 더 거쳐야 합니다.

package.xml을 열고 아래 두 줄을 포함합니다.

<build_depend>message_generation</build_depend>
<exec_depend>message_runtime</exec_depend>

빌드 타임에는 message_generation만 필요하며, 런타임에는 message_runtime 패키지만 필요합니다.

텍스트 에디터에서 CMakeLists.txt를 엽니다. (저번 튜토리얼에서 확인한 것처럼, rosed는 좋은 옵션이 될 수 있습니다.)

CMakeLists 파일 안에 존재하는 find_package 호출 부분에 message_generation 의존성을 주입하여 메시지를 생성합니다. COMPONENTS 부분에 message_generation을 넣으면 다음과 같은 모습이 됩니다.

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  roscpp
  rospy
  std_msgs
  message_generation
)

어떤 상황에선 find_package에 아무 의존성 없이 빌드해도 괜찮다는 걸 눈치챘을지도 모르겠습니다. 이는 catkin이 당신의 프로젝트를 하나로 결합하기 때문이며, 이전 프로젝트가 find_package를 호출했으면 당신의 프로젝트는 이를 그대로 사용하기 때문입니다. 하지만 호출을 잊는다면 프로젝트를 독립적으로 빌드했을 때 오류가 나기 쉽습니다.

마찬가지로 message_runtime을 export 합니다.

catkin_package(
  ...
  CATKIN_DEPENDS message_runtime
  ...
)

아래와 같은 코드를 찾으세요.

# add_message_files(
#   FILES
#   Message1.msg
#   Message2.msg
# )

# 심볼을 지워 주석을 해제하고 Message*.msg를 이전에 생성한 .msg 파일 이름으로 변경하세요. 코드는 다음과 같아집니다.

add_message_files(
  FILES
  Num.msg
)

이렇게 .msg 파일을 수동으로 넣어주면, 다른 .msg 파일을 추가했을 때 CMake가 프로젝트를 재구성하도록 할 수 있습니다.

이제 generate_messages() 함수가 호출될 수 있게 만듭니다.

ROS Hydro와 이후 버전에선 다음의 주석을 해제합니다.

# generate_messages(
#   DEPENDENCIES
#   std_msgs
# )

아래 코드와 같아집니다.

  generate_messages(
    DEPENDENCIES
    std_msgs
  )

이전 버전 에서는 다음 라인을 주석 해제합니다.

generate_messages()

3. Using rosmsg

위 과정을 거치면 메시지가 생성됩니다. rosmsg show 커맨드를 사용하여 확인해보도록 합니다.
사용법:

rosmsg show [message type]

예시:

rosmsg show beginner_tutorials/Num

다음과 같은 결과가 출력됩니다.

int64 num

이전 예시에서, 메시지 타입은 두 가지 부분으로 구성되었습니다.

• beginner_tutorials -- 메시지가 정의된 패키지
• Num -- 메시지 파일의 이름
  메시지가 어떤 패키지에 있는지 잊었다면 메시지 이름을 비워둘 수 있습니다. 다음을 시도해보세요.

rosmsg show Num

아래와 같이 표시될 것입니다.

[beginner_tutorials/Num]:
int64 num

4. srv 사용하기

4.1 srv 만들기srv를 생성하기 위해 방금 사용한 프로젝트를 다시 쓰겠습니다.

roscd beginner_tutorials
mkdir srv

새로운 srv 파일을 만드는 대신 기존 패키지의 서비스 파일을 복사해오겠습니다.

사용법:

roscp [package_name] [file_to_copy_path] [copy_path]

rospy_tutorials 패키지의 서비스 파일을 복사해보겠습니다.

roscp rospy_tutorials AddTwoInts.srv srv/AddTwoInts.src

한 가지 과정이 더 남았습니다. srv 파일이 C++, Python, 기타 다른 언어의 소스코드로 변환되도록 해야 합니다.

이전에 했던 것처럼, package.xml에 다음 두 라인을 추가합니다.

<build_depend>message_generation</build_depend>
<exec_depend>message_runtime</exec_depend>

이전에 설명한 것처럼, 빌드 시에는 message_generation만 필요하며, 런타임에는 message_runtime만 필요하다는 걸 명심하세요!

이전 단계를 진행하지 않았다면, message_generation을 CMakeLists.txt에 추가하세요.

# 아래 코드를 CMakeLists.txt에 복사-붙여넣기 하여 추가하지 마시고, 기존 코드를 수정하세요.
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  roscpp
  rospy
  std_msgs
  message_generation
)

(이름은 message_generation이지만, msg와 srv 모두 동작합니다.)

또한, 이전에 했던 것처럼 package.xml을 바꿔야 합니다.

아래 코드에서 #을 지워 주석을 해제하세요.

# add_service_files(
#   FILES
#   Service1.srv
#   Service2.srv
# )

그리고 Service*.srv 파일을 우리의 서비스 파일 이름으로 대체합니다.

add_service_files(
  FILES
  AddTwoInts.srv
)

이제 서비스 파일을 생성할 준비가 되었습니다. 지금 당장 하고 싶다면, 다음 섹션을 스킵하고 5장으로 넘어가세요.

4.2 rossrv 사용하기

srv를 생성하는 절차를 모두 확인했습니다. rossrv show 명령어를 사용하여 서비스를 확인할 수 있습니다.
사용법:

rossrv show <service type>

예제:

rossrv show beginner_tutorials/AddTwoInts

아래와 같은 메시지가 보입니다.

int64 a
int64 b
---
int64 sum

rosmsg와 마찬가지로, 패키지 이름 없이 서비스 파일을 찾을 수 있습니다.

rossrv show AddTwoInts
[beginner_tutorials/AddTwoInts]:
int64 a
int64 b
---
int64 sum

[rospy_tutorials/AddTwoInts]:
int64 a
int64 b
---
int64 sum

5. Common step for msg and srv

이전 스텝에서 변경하지 않았다면, CMakeLists.txt를 다음과 같이 변경합니다.

# generate_messages(
#   DEPENDENCIES
# #  std_msgs  # Or other packages containing msgs
# )

주석을 해제하고 .msg 파일의 자료형이 사용하는 (여기서는 std_msgs) 패키지를 넣어줍니다.

generate_messages(
  DEPENDENCIES
  std_msgs
)

이제 새로운 메시지를 만들었으니 패키지를 make 합니다.

roscd beginner_tutorials
cd ../..
catkin_make
cd -

msg 디렉토리의 모든 .msg 파일이 모든 지원되는 언어의 코드로 생성됩니다. C++ 헤더 파일은 ~/catkin_ws/devel/include/beginner_tutorials/에 생성되며, python 스크립트는 ~/catkin_ws/devel/lib/python2.7/dist-packages/beginner_tutorials/msg, lisp 파일은 ~/catkin_ws/devel/share/common-lisp/ros/beginner_tutorials/msg/에 생성됩니다.

마찬가지로 srv 디렉토리 안 모든 .srv 파일도 비슷한 경로에 생성됩니다. C++의 경우 msg와 같은 폴더를 사용하며, python, list는 상위 폴더에 생성된 srv 폴더에 위치합니다.

메시지 포맷에 대한 전체 스펙은 Message Description Language 페이지에서 확인할 수 있습니다.

새로운 메시지를 이용하는 C++ 노드를 만들고 있다면, catkin msg/srv build documentation에 나와있는대로 노드와 메시지 간 의존성을 선언해야 합니다.

6. 도움말

이번 장에서 ROS 툴을 잠시 살펴봤습니다. 각각의 명령어에 어떤 요소가 필요한지 파악하기 어려울 수 있습니다. 다행히도, 대부분의 ROS 툴은 도움말을 제공합니다.
시도하기:

rosmsg -h

아래와 같은 서브 커맨드를 볼 수 있습니다.

Commands:
  rosmsg show     Show message description
  rosmsg list     List all messages
  rosmsg md5      Display message md5sum
  rosmsg package  List messages in a package
  rosmsg packages List packages that contain messages

서브 커맨드에 대한 도움말도 제공됩니다.

rosmsg show -h

이는 rosmsg show가 필요로 하는 인자를 보여줍니다.

Usage: rosmsg show [options] <message type>

Options:
  -h, --help  show this help message and exit
  -r, --raw   show raw message text, including comments

7. 리뷰

이제까지 사용한 명령어를 정리합시다:

• rospack = ros+pack(age) : ROS 패키지와 관련한 정보를 제공합니다.
• roscd = ros+cd : ROS 패키지, ROS 스택 경로로 이동합니다.
• rosls = ros+ls : ROS 패키지 내 파일을 보여줍니다.
• roscp = ros+cp : ROS 패키지에서 다른 패키지로 파일을 복사합니다.
• rosmsg = ros+msg : ROS 메시지 정의와 관련된 정보를 보여줍니다.
• rossrv = ros+srv : ROS 서비스 정의와 관련된 정보를 보여줍니다.
• catkin_make : ROS 패키지를 컴파일합니다.
• rosmake = ros+make : ROS 패키지를 컴파일합니다. catkin을 사용하지 않는 _이전 버전_에서 사용됩니다.

8. 다음 튜토리얼

메시지와 서비스를 만들었으니 다음 시간에는 간단한 publisher, subscriber를 만들어 보도록 하겠습니다.
(python) (c++)