ROS入门（二）：launch文件解析

一、launch文件的运行

许多ROS软件包都带有“启动文件”，即launch文件，launch文件是通过roslaunch功能包运行的，命令行格式如下：

$ roslaunch package_name file.launch

这些启动文件通常会为软件包提供一组节点，这些节点聚合了一些功能，通过roslaunch命令同时启动这些节点。

二、launch文件格式

launch文件采用XML格式书写。

1、浏览顺序（Evaluation order）

roslaunch浏览XML文件是一行一行运行的。按深度优先遍历进行处理：标签将按顺序进行浏览，标签值取最后的设定。因此，如果一个参数有多个设置，则将使用为该参数指定为最后一个值。

2、标签（Tag）

launch文件标签共有以下11种：

<launch>：该标签是任何roslaunch文件的根元素。其唯一目的是充当其他元素的容器。
<node>：最常见的标签，用于启动和关闭节点。roslaunch不保证节点开始的顺序。所以无法从外部知道何时完全初始化节点，所有启动的代码都必须能够按任意顺序启动。

例子：

<node name="listener1" pkg="rospy_tutorials" type="listener.py" args="--test" respawn="true" />

使用rospy_tutorials功能包的listener.py可执行文件（带有命令行参数--test）启动 listener1节点。如果该节点死亡，它将自动重生。

<node>常用属性有：

①pkg =“ mypackage”。节点包。

②type =“ nodetype”。节点类型。

③name =“ nodename”。节点名称。

④args =“ arg1 arg2 arg3”(可选)。将参数传递给节点。

⑤machine =“机器名”(可选)。指定机器上启动节点。

⑥respawn =“ true”(可选，默认值：False)。如果退出，则自动重新启动该节点。

⑦respawn_delay =“ 30”(可选，默认值：0)。如果respawn为true，请在检测到节点故障之后等待respawn_delay的时间（单位s），然后再尝试重新启动。

⑧required =“ true”(可选)。如果节点死亡，则杀死整个roslaunch。

⑨ns =“ foo”(可选)。在“ foo”名称空间中启动节点。

⑩output=“log | screen”(可选)。如果为“ screen”，则来自该节点的stdout / stderr将被发送到屏幕。如果为'log'，则stdout / stderr输出将发送到$ ROS_HOME / log中的日志文件，并且stderr将继续发送到屏幕。默认值为“ log”。

<machine>：该标签声明了可以在其上运行ROS节点的计算机。如果要在本地启动所有节点，则不需要此标记。它主要用于声明远程计算机的SSH和ROS环境变量设置，但你也可以使用它来声明有关本地计算机的信息。具体属性请参考machine标签。
https://link.zhihu.com/?target=http%3A//wiki.ros.org/roslaunch/XML/machine
- <include>：该标签可以将另一个roslaunch XML文件导入当前文件。它将被导入到文档的当前范围内，包括<group>和<remap>标记。除<master>标记外，将导入引用文件中的所有内容：<master>标签仅在顶级文件中服从。
<include>属性有：

①file="$(find pkg-name)/path/filename.xml"。被包括的文件路径。

②ns="foo" (可选)。在'foo'命名空间下导入文件。

③clear_params="true | false" (可选，默认值：False)。启动前，删除<include>的命名空间中的所有参数。此功能非常危险，应谨慎使用。

④pass_all_args="true | false" (可选，默认值：False)。如果为true，则将当前文件中设置的所有args添加到为处理包含的文件而创建的子文件中。你可以执行此操作，而不是显式列出要传递的每个参数。
- <remap>：节点重映射，用于改变节点订阅或发布的话题。
有时，节点1发布消息1给话题1（你可能需要该特定消息），而后，消息1进入了节点2，而节点2发布了消息2到话题2，消息2中包括了消息1的内容，消息2也被另一节点3接收。这时，你只需告诉新节点订阅话题2即可。但是，你也可以进行重新映射，以便新节点在认为自己正在订阅话题2的时候，最终订阅了话题1。

例子：

<remap from="/different_topic" to="/needed_topic"/>

现在，当此节点订阅话题/different_topic时，将重新映射使其实际上订阅了话题/needed_topic。因此，发布到/needed_topic的消息最终也将发送到这个新节点。
- <env>：该标签允许你在启动的节点上设置环境变量。此标签只能在<launch>，<include>，<node>或<machine>标签的范围内使用。在<launch>标签内使用它时，<env>标记仅适用于之后声明的节点。在Environment Variables中可以找到这些环境变量。
<env>属性有：

①name="environment-variable-name"。您正在设置的环境变量的名称。

②value="environment-variable-value"。设置环境变量的值。
- <param>：该标签定义要在参数服务器上设置的参数。你可以将<param>标记放在<node>标记内，在这种情况下，该参数被视为私有参数。
例子：

<param name="publish_frequency" type="double" value="10.0" />

<param>属性有：

①name="namespace/name"。参数名称。命名空间可以包含在参数名称中，但应避免使用全局指定的名称。

②value="value" (可选)。定义参数的值。如果省略此属性，则必须指定binfile，textfile或command。

③type="str | int | double | bool | yaml" (可选)。指定参数的类型。如果未指定类型，roslaunch将尝试自动确定类型。

④textfile="$(find pkg-name)/path/file.txt" (可选)。文件的内容将被读取并存储为字符串。该文件必须是本地可访问的。

⑤binfile="$(find pkg-name)/path/file" (可选)。文件的内容将作为一个base64编码的XML-RPC二进制对象读取和存储。该文件必须在本地可访问。

⑥command="$(find pkg-name)/exe '$(find pkg-name)/arg.txt'" (可选)。命令的输出将被读取并存储为字符串。由于XML转义的要求，这里需要使用单引号对文件参数进行引用。
- <rosparam>：该标签允许使用rosparam YAML文件从ROS参数服务器加载和转储参数。它也可以用来删除参数。可以将<rosparam>标记放在<node>标记内，在这种情况下，该参数被视为私有名称。
注意：delete和dump命令需要在load命令之前，以及其他任何参数上传到参数服务器之前运行。

<rosparam>属性有：

①command="load | dump | delete" (可选，默认值：load)。

②file="$(find pkg-name)/path/foo.yaml" 。rosparam文件的名称，使用load or dump命令时指定参数文件)。

③param="param-name"。参数名称。

④ns="namespace" (可选)。将参数范围限定到指定的名称空间。

⑤subst_value=true | false (可选)。允许在YAML文本中使用替代参数。
- <group>：该标签有利益将设置应用到一组节点。它具有ns属性，可让您将节点放入单独的名称空间。
- <test>：该标签在语法上与<node>标签相似。它们都指定要运行的ROS节点，但是<test>标签指示该节点实际上是要运行的测试节点。有关这些测试节点的更多信息，请参见rostest文档。
https://link.zhihu.com/?target=http%3A//wiki.ros.org/rostest
- <arg>：该标签允许在命令行、多个文件中传递参数。
<arg>使用方式：

①<arg name="foo" />。声明foo变量。foo必须作为命令行参数或通过<include>传递参数值。

②<arg name="foo" default="1" />。用默认值声明foo。可以通过命令行参数或通过<include>传递来覆盖foo。

③<arg name="foo" value="bar" />。声明具有恒定值的foo。foo的值不能被覆盖。

<arg>属性有：

①name="arg_name"。参数名称。

②default="default value" (可选)。参数的默认值。不能与value属性同时使用。

③value="value" (可选)。设定参数值。不能与默认属性结合使用。

④doc="description for this arg" (可选)。参数说明。

3、替代参数（Substitution args）

launch文件支持替代参数，roslaunch将在启动节点之前对其进行解析。当前支持的替代参数有：
- $(env ENVIRONMENT_VARIABLE)：用环境变量替换变量的值。如果未设置环境变量，则启动将失败。此值不能被<env>标记覆盖。
- $(optenv ENVIRONMENT_VARIABLE)：如果设置了环境变量的值，则替换该值。若提供default_value，则在未设置环境变量的情况下使用default_value。若未提供default_value，则将使用空字符串。default_value可以是多个单词，并用空格分隔。
例如：

<param name="foo" value="$(optenv NUM_CPUS 1)" />
<param name="foo" value="$(optenv CONFIG_PATH /home/marvin/ros_workspace)" />
<param name="foo" value="$(optenv VARIABLE ros rocks)" />

NUM_CPUS的default_value为1；VARIABLE的default_value为ros和rocks。
- $(find pkg)：指定相对于软件包的路径。
例如：查找rospy子目录下的manifest.xml文件。
```
$(find rospy)/manifest.xml
```
- $(anon name)：根据名称生成匿名id，id不能重名。
例如：

<node name="$(anon foo)" pkg="rospy_tutorials" type="talker.py" />

- $(eval <expression>)：用于计算任意复杂的python表达式。
例如：

<param name="circumference" value="$(eval 2.* 3.1415 * arg('radius'))"/>

$(dirname)：返回启动文件所在目录的绝对路径。例如：

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

file指向当前launch文件所在目录下的other.launch文件。

4、If和unless属性

所有标签都支持if和unless属性，这些属性基于值的评估包含或不包含在标签内。 “ 1”和“ true”被视为真实值。 “ 0”和“ false”被视为错误值。其他值将出错。
- if=value (optional)：如果value评估为true，则包含标记及其内容。
- unless=value (optional)：如果value的值为false，则包含标记及其内容。
例子：

<group if="$(arg foo)">
  <!-- 此处的代码仅当foo为true时才被读取 -->
</group>

<param name="foo" value="bar" unless="$(arg foo)" /> <!-- 满足unless条件时不会设置此参数 -->

三、launch文件案例

1、简单案例

以下案例具备最基本的启动文件配置。它启动一个单独的“talker”节点，该节点是“rospy_tutorials”软件包的一部分。该节点将使用当前配置的ROS环境（即ROS_ROOT等）在本地计算机上启动。

<launch>
  <node name="talker" pkg="rospy_tutorials" type="talker" />
</launch>

2、复杂案例

<launch>
  <!-- local machine already has a definition by default.
       This tag overrides the default definition with
       specific ROS_ROOT and ROS_PACKAGE_PATH values -->
  <machine name="local_alt" address="localhost" default="true" ros-root="/u/user/ros/ros/" ros-package-path="/u/user/ros/ros-pkg" />
  <!-- a basic listener node -->
  <node name="listener-1" pkg="rospy_tutorials" type="listener" />
  <!-- pass args to the listener node -->
  <node name="listener-2" pkg="rospy_tutorials" type="listener" args="-foo arg2" />
  <!-- a respawn-able listener node -->
  <node name="listener-3" pkg="rospy_tutorials" type="listener" respawn="true" />
  <!-- start listener node in the 'wg1' namespace -->
  <node ns="wg1" name="listener-wg1" pkg="rospy_tutorials" type="listener" respawn="true" />
  <!-- start a group of nodes in the 'wg2' namespace -->
  <group ns="wg2">
    <!-- remap applies to all future statements in this scope. -->
    <remap from="chatter" to="hello"/>
    <node pkg="rospy_tutorials" type="listener" name="listener" args="--test" respawn="true" />
    <node pkg="rospy_tutorials" type="talker" name="talker">
      <!-- set a private parameter for the node -->
      <param name="talker_1_param" value="a value" />
      <!-- nodes can have their own remap args -->
      <remap from="chatter" to="hello-1"/>
      <!-- you can set environment variables for a node -->
      <env name="ENV_EXAMPLE" value="some value" />
    </node>
  </group>
</launch>

3、参数服务器

你可以在参数服务器上设置参数，这些参数将在启动任何节点之前存储在参数服务器上。

如果值是明确的，则可以省略type属性。支持的类型为str，int，double，bool。您还可以使用textfile或binfile属性来指定文件的内容。

<launch>
  <param name="somestring1" value="bar" />
  <!-- force to string instead of integer -->
  <param name="somestring2" value="10" type="str" />

  <param name="someinteger1" value="1" type="int" />
  <param name="someinteger2" value="2" />

  <param name="somefloat1" value="3.14159" type="double" />
  <param name="somefloat2" value="3.0" />

  <!-- you can set parameters in child namespaces -->
  <param name="wg/childparam" value="a child namespace parameter" />

  <!-- upload the contents of a file to the server -->
  <param name="configfile" textfile="$(find roslaunch)/example.xml" />
  <!-- upload the contents of a file as base64 binary to the server -->
  <param name="binaryfile" binfile="$(find roslaunch)/example.xml" />

</launch>

ROS入门（二）：launch文件解析

Melody

一、launch文件的运行

二、launch文件格式

三、launch文件案例

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