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ROS2-016-ROS2工具：启动文件 launch 的介绍及其简单使用

Jeacson She2025/4/28...大约 6 分钟ComputerrobotROS

简介

在机器人操作系统中，节点是程序的基本构成单元。一个完整的、系统性的功能模块由多个节点构成，在启动某个功能模块时可能需要依次启动这些节点。

以机器人的导航功能为例，其涉及的节点主要有以下几种：

  • 底盘驱动；
  • 雷达驱动；
  • 摄像头驱动；
  • imu 驱动；
  • 地图服务；
  • 路径规划；
  • 运动控制；
  • 环境感知；
  • 定位；
  • etc.

且不同的节点启动时，可能还会涉及到各种参数的导入、节点间执行逻辑的处理等。

如果在此时继续只使用 ros2 run 指令逐一执行节点，则过于繁琐。这时我们便可以通过 ROS2 所提供的 launch 模块以实现节点的批量启动。

launch 模块通常由 launch 文件 与 ros2 launch 命令 两个部分所组成，前者用于打包并配置节点，而后者用于执行 launch 文件。

文件实现的准备工作

终端下创建工作空间：

mkdir -p ws02_tools/src
cd ws02_tools/src
colcon build

进入工作空间的src目录:

cd src/

调用如下两条命令分别创建C++功能包、Python功能包:

C++:

ros2 pkg create cpp01_launch --build-type ament_cmake --dependencies rclcpp

Python:

 ros2 pkg create py01_launch --build-type ament_python --dependencies rclpy

launch 的简单使用流程

在 ROS2 中，launch 文件可以使用 Python、XML 或 YAML 编写，不同格式的 launch 文件基本使用流程一致。

为了之后编写 Python 格式文件时能够更加方便，你可以……

在使用Python版的 launch 文件时，由于其涉及到的 API 众多，为了提高编码效率，你可以在 VScode 中设置 launch 文件的代码模板。参照这里。在 VScode 的配置文件 python.json 中，你可以添加如下内容：


    "ros2 launch py": {
        "prefix": "ros2_launch_py",
        "body": [
            "from launch inport LaunchDescription",
            "from launch_ros.actions import Node",
            "# 封装终端指令相关类------",
            "# from launch.actions import ExecuteProcess",
            "# from launch.substitutions import FindExecutable",
            "# 参数声明与获取------",
            "from launch.actions import DeclareLaunchArgument",
            "from launch.substitutions import LaunchConfiguration",
            "# 文件包含相关------",
            "# from launch.actions import IncludeLaunchDescription",
            "# from launch.launch_description_sources import PythonLaunchDescriptionSource",
            "# 分组相关------",
            "# from launch_ros.actions import PushRosNamespace",
            "# from launch.actions import GroupAction",
            "# 事件相关------",
            "# from launch.event_handlers import OnProcessStart, OnProcessExit",
            "# from launch.actions import ExecuteProcess, RegisterEventHandler, LogInfo",
            "# 获取功能包下share目录路径------",
            "# from ament_index_python.packages import get_package_share_directory",
            "",
            "def generate_launch_description():",
            "    ",
            "    return LaunchDescription([])"
        ],
        "description": "ros2 launch"
    }

接下来我们通过一个案例演示 launch 文件的简单编写编译流程，案例需求：编写并执行 launch 文件，可以启动两个节点。

其实现步骤一般有如下几步：

  1. 编写launch文件；
  2. 编辑配置文件；
  3. 编译；
  4. 执行。

我们将该案例分为 C++ 实现 及 Python 实现 两个部分。

C++ 实现

1. 编写launch文件

在功能包 cpp01_launch 下创建 launch 目录，launch 文件 可以是 Python 文件、xml 文件 或者 yaml 文件，不同类型的 launch 文件 可以直接存储于 launch 目录 下，为了方便管理，我们也可以在 launch 目录 下新建 py、xml 、yaml 三个文件夹，以分别存储对应类型的 launch 文件。

在为上述不同格式的 launch 文件在命名时，一般会使用 _launch.py、_launch.xml、_launch.yaml 或者 .launch.py、.launch.xml、.launch.yaml 作为后缀名。不同类型的 launch 文件 命名示例如下：

  • Python 文件：py00_base_launch.py 或 py00_base.launch.py
  • xml 文件：py00_base_launch.xml 或 xml00_base.launch.xml
  • yaml 文件：py00_base_launch.yaml 或 yaml00_base.launch.yaml

不同类型的 launch 文件 内容示例如下：

  • Python 文件：以 py00_base.launch.py 为例

    
from launch inport LaunchDescription
from launch_ros.actions import Node

def generate_launch_description():

    turtle1 = Node(package = "turtlesim", executable = "turtlesim_node", name = "t1")
    turtle2 = Node(package = "turtlesim", executable = "turtlesim_node", name = "t2")
    return LaunchDescription([turtle1, turtle2])

  • xml 文件：以 xml00_base.launch.xml 为例

    <launch>
    <node pkg="turtlesim" exec="turtlesim_node" name="t1"/>
    <node pkg="turtlesim" exec="turtlesim_node" name="t1"/>
</launch>

  • yaml 文件：以 yaml00_base.launch.yaml 为例

    launch:
- node:
    pkg: "turtlesim"
    exec: "turtlesim_node"
    name: "sim"
    namespace: "t1"
- node:
    pkg: "turtlesim"
    exec: "turtlesim_node"
    name: "sim"
    namespace: "t2"

2. 编辑配置文件

你需要编辑配置文件后，才可以正常使用 launch 文件 。若没有进行配置文件的编辑而直接进行编译，则在编译过程中，这些 launch 文件 并不会自动被系统识别。

你必须在 CMakeLists.txt 中通过 install(DIRECTORY ...) 代码明确指定将 launch 文件 安装到 ROS2 的共享资源目录 (即 share/${PROJECT_NAME})。只有安装到该路径后，才能够通过 ros2 launch 命令或 launch 描述文件 对它们进行调用。

在针对功能包进行首次配置时，在 CMakeLists.txt 中 👈 位置添加以下语句：

......
find_package(rclcpp REQUIRED)

install(DIRECTORY launch DESTINATION share/${PROJECT_NAME}) 👈

if(BUILD_TESTING)
......

该相关配置在该功能包中仅需设置此次一次，即无论之后该功能包的 launch 目录 下会配置多少个 launch 文件 皆仅需此配置适用即可。

做完这一步，请提前编译下

为确保该配置无误，在进行该配置后，建议提前使用 colcon 进行一次编译。若配置无误，其会在 install/${PROJECT_NAME}/share/${PROJECT_NAME} 目录下正常生成 launch 目录 结构。

拓展阅读

${PROJECT_NAME} 指的是功能包同名目录，简单点说就是和你所编译的那个功能包一样名字的另一个目录。

当然，对于带有启动文件的功能包，最好在功能包的 package.xml 中添加一个执行依赖包 ros2launch:

<exec_depend>ros2launch</exec_depend>

这可以确保构建功能包后可以使用 ros2 launch 命令，以及能够确保可以识别不同格式的 launch 文件。

3. 编译

在终端中进入当前工作空间，编译功能包：

colcon build --package-select cpp01_launch

4. 执行

在当前工作空间下进入终端中，使用以下指令进行运行：(以 py00_base.launch.py 为例)

. install/setup.bash
ros2 launch cpp01_launch py00_base.launch.py

Python 实现

在 Python 中实现 launch 文件的编写使用实际上与 在 C++ 中所经历的实现流程基本一致，其主要区别在 编辑配置文件上。

Ⅰ. 编写launch文件

与前文所述相同。

Ⅱ. 编辑配置文件

在该步骤中，你需要编辑 setup.py 文件。在其 data_files 属性中，添加你所编写的相关 launch 文件的 文件路径。

......
from glob import glob
......

setup(
    name=package_name,
    ...
    data_files=[
        ('share/ament_index/resource_index/packages', ['resource/' + package_name]),
        ('share/' + package_name, ['package.xml']),
        # launch 文件相关配置
        # 这里按照你的文件命名而定。若为"_launch"，则使用"_launch"
        ('share/' + package_name, glob("launch/py/*.launch.py")),
        ('share/' + package_name, glob("launch/xml/*.launch.xml")),
        ('share/' + package_name, glob("launch/yaml/*.launch.yaml")),
    ]，
    ...
)

当然，对于带有启动文件的功能包，最好在功能包的 package.xml 中添加一个执行依赖包 ros2launch:

<exec_depend>ros2launch</exec_depend>

这可以确保构建功能包后可以使用 ros2 launch 命令，以及能够确保可以识别不同格式的 launch 文件。

Ⅲ. 编译

在终端中进入当前工作空间，编译功能包：

colcon build --package-select py01_launch

Ⅳ. 执行

在当前工作空间下进入终端中，使用以下指令进行运行：(以 py00_base.launch.py 为例)

. install/setup.bash
ros2 launch py01_launch py00_base.launch.py

关于 launch 文件的更系统介绍

你可以参考下一篇内容，那里详细的介绍了使用[python]、[XML]、[YAML] 三种语言编写 launch 文件 时所涉及的相关语法。

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贡献者: Jeacson_Snake