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ROS2 설치해보기 (Ubuntu)

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ROS2

Created

Dec 12, 2022 05:01 AM

Last Updated

Jul 30, 2023 09:49 AM

ROS2란?동작 원리 설치 방법 기본 명령어 기본 패키지 rqt RVIZ2 Gazebo

ROS2란?

Robot Operating System의 약자로, 응용 프로그램 개발을 위한 운영체제와 유사한 플랫폼이다.

원래 로보틱스를 연구할 목적으로 설계되었으나, 산업 및 상업용 로보틱스 분야에서 사용하고 있다.
다른 운영체제나 이기종 디바이스간의 통신에서 데이터를 주고 받을 수 있는 장점이 있다.

ROS 버전에서 ROS2 버전이 개발되었으며, ROS2가 새로운 로보틱스 분야의 표준이 되고 있다.

ROS에서 마지막으로 배포된 Noetic는 2025년에 지원이 완료된다.
ROS와 ROS2의 차이점은 많이 있지만, 대표적으로 ROS2부터는 리눅스 이외의 윈도우와 맥에서 지원이 되고, Python3을 지원하고 있다는 점이다.

메타 운영체제 중의 하나로, 전통적인 운영체제라고는 할 수 없다.

메타 운영체제는 응용 프로그램을 개발하기 위해 스케줄링 및 로드, 감시, 에러 처리 등을 실행하는 시스템이다.

동작 원리

notion image

ROS2는 기본적으로 노드 기반으로 메세지를 교환하여 통신을 한다. 즉 보통 최소한의 실행 단위로 프로그램을 나누어 작업하게 된다.

주요 개념

노드(Node)

최소 단위의 실행 가능한 프로세스

토픽(Topic)

비동기식 단방향 메시지 송수신 방식
Publisher와 Subscriber 간의 통신
센서 데이터, 로봇 상태, 로봇 좌표, 로봇 속도 명령 등 사용

서비스(Service)

동기식 양방향 메시지 송수신 방식
Service Client와 Service Server 간의 통신

특정 요청을 하는 클라이언트단과 요청받은 일을 수행한 후에 결과값을 전달하는 서버 단과의 통신

LED 제어, 모터 토크 On/Off, IK/FK 계산, 이동 경로 계산 등 사용

액션(Action)

비동기식, 동기식 양방향 메시지 송수신 방식
Action Client ↔ Action Server 간의 통신

Goal Service : 액션 목표(Goal)를 지정

Feedback Topic : 중간 결괏값인 액션 피드백(Feedback) 전송

Result Serivce : 최종 결괏값을 담은 액션 결과(Result)를 전송

목적지로 이동, 물건 파지, 복합 태스크 등

파라미터(Parameters) : 전역적 변수

설치 방법

ROS2부터는 윈도우, 맥 등의 OS를 지원하고 있으나, 아직은 우분투에 설치하는 것을 권장한다.

Raspberry PI OS, Ubuntu Mate 등에서 ROS2 설치에 실패했다.
윈도우는 WSL2를 통해 우분투를 설치하여, 그 위에 ROS2를 쉽게 설치할 수 있다.

ROS2 공식 홈페이지에서 안내하는 방법으로 설치할 수 있다.

https://docs.ros.org/en/foxy/Installation/Ubuntu-Install-Debians.html를 참고하면 된다.
OMOROBOT에서도 ROS2를 설치하는 방법을 정리해놓았다.
locale에서 LC_ALL 설정이 즉시 적용되지 않는 경우가 발생한다.

update-locale로 LC_ALL 및 LANG을 설정한 이후에, 재부팅 후 locale을 확인한다.
.bashrc 에 export LC_ALL=en_US.UTF-8 을 추가한 후, locale을 확인한다.

ROS2를 정상적으로 설치한 후에서, 환경변수에 필요한 명령어를 추가하는 것이 좋다.

ros 배포판의 setup.bash나 별도로 설치한 패키지의 install/setup.bash 파일을 등록해 놓는다.
환경변수에 등록을 하지 않으면, ros 관련 명령어를 실행할 때마다 source /opt/ros/foxy/setup.bash 등의 명령어를 매번 입력해야 하는 번거로움이 생긴다.

기본 명령어

설치 이후 최초에 한번 rosdep을 초기화하여야 한다.

패키지 설치는 다음의 명령어와 유사하게 작업하면 된다.

run 명령어는 다음과 같이 실행하면 된다.

특정 패키지의 특정 노드(단일 프로그램) 실행

launch명령어는 다음과 같이 실행하면 된다.

특정 패키지의 특정 런치 파일(사용자 지정 프로그램) 실행
사용자가 실행하고자 하는 프로그램의 각종 설정을 기술하고 기술된 설정에 맞추어 프로그램을 실행하도록 도와준다

노드, 토픽, 서비스, 액션 등은 다음의 명령어로 확인할 수 있다.

기본 패키지

rqt

notion image

ROS + Qt의 합성어로 그래픽 인터페이스 개발을 위한 Qt 기반 프레임워크 제공

토픽, 서비스, 액션 등을 시각적으로 확인할 수 있는 플러그인이다.

rqt_graph : 노드와 그들 사이의 연결 정보 표시

rqt_plot : 속도, 전압 등 시간이 지남에 따라 변화하는 데이터를 플로팅

RVIZ2

notion image

ROS에서 제공하는 3차원 시각화 도구로, 각종 개체를 올려서 시각화해볼 수 있다.

레이저, 카메라 등의 센서 데이터를 시각화하여 표현할 수 있다.

로봇 외형과 계획된 동작을 표현할 수 있다.

Gazebo

notion image

원격 로봇을 실행할 수 있는 3차원 시뮬레이터

물리 엔진을 탑재하여 로봇, 센서, 환경 모델 등을 지원한다.

Gazebo 홈페이지에서 안내해주는 방법을 따르면 설치할 수 있다.

ROS2 홈페이지에 Gazebo를 실행해보는 튜토리얼이 있다.

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