ROS学习笔记（四）- ROS的launch文件

书接上回，上次已经介绍到launch文件的一些内容了，这次详细记录学习一下。

在ROS中，launch文件是一种XML文件，用于描述ROS系统中的节点、话题、参数等信息，可以用来自动化启动多个节点和启动参数服务器。在实际应用中，launch文件可以让用户非常方便地组织ROS系统的启动和配置。下面详细介绍ROS的launch文件及其所有的使用方法和场景。

一，launch文件的基本结构

一个最简单的launch文件如下所示：

<launch>
    <node name="my_node" pkg="my_package" type="my_node.py" />
</launch>

这个launch文件中包含了一个节点的描述信息。它的基本结构包含两个部分：

• <launch>和</launch>：用来标记launch文件的开始和结束。
• <node>标签：用来描述一个ROS节点。这个标签包含了节点的名称、所在包、执行文件等信息。

在一个launch文件中可以包含多个节点的描述，这些节点可以相互连接，形成一个完整的ROS系统。

二，launch文件的使用方法

在ROS中，可以使用roslaunch命令来启动一个launch文件。命令格式如下：

roslaunch package_name launch_file_name.launch [arg_name:=arg_value]

其中，package_name是节点所在的ROS软件包的名称，launch_file_name是要启动的launch文件的名称。可以通过[arg_name:=arg_value]的方式向launch文件中传递参数。

在launch文件中，可以使用<arg>标签来定义参数，如下所示：

<launch>
    <arg name="my_arg" default="hello" />
    <node name="my_node" pkg="my_package" type="my_node.py" my_arg="$(arg my_arg)" />
</launch>

这个launch文件中定义了一个名为my_arg的参数，它的默认值是hello。然后在node标签中使用$(arg my_arg)的方式来引用这个参数。当使用roslaunch命令启动这个launch文件时，可以通过my_arg:=world的方式修改这个参数的值。

三，launch文件的高级用法

除了基本的节点描述和参数传递，launch文件还支持一些高级用法。下面介绍一些常用的高级用法。

3.1. 组合多个launch文件

在ROS中，可以使用<include>标签来组合多个launch文件。如下所示：

<launch>
    <include file="$(find my_package)/launch/my_subsystem.launch" />
    <node name="my_node" pkg="my_package" type="my_node.py" />
</launch>

这个launch文件包含了另外一个名为my_subsystem.launch的launch文件，同时还启动了一个节点。在实际应用中，这种组合多个launch文件的方式可以让用户非常方便地组织ROS系统。

3.2. 使用节点组

在ROS launch文件中，可以通过group标签来定义节点组。节点组是指一组节点，这些节点将同时启动或停止，可以一起进行管理。使用节点组可以方便地启动和停止多个节点，从而减少手动操作和出错的可能性。如下所示：

<launch>
  <group ns="robot1">
    <node pkg="robot1" name="node1" type="node1" />
    <node pkg="robot1" name="node2" type="node2" />
  </group>
  <group ns="robot2">
    <node pkg="robot2" name="node1" type="node1" />
    <node pkg="robot2" name="node2" type="node2" />
  </group>
</launch>

在这个例子中，定义了两个节点组，robot1和robot2。每个节点组都包含两个节点。在这个例子中，ns属性用于设置节点组的命名空间，以便在运行时可以区分不同的节点组。通过在命令行中指定命名空间，可以只启动或停止一个节点组。

在启动这个launch文件时，所有的节点将同时启动。可以使用rosnode list命令来列出当前运行的所有节点。可以使用rosnode info命令来查看特定节点的详细信息。

除了使用命名空间来区分节点组之外，还可以使用其他参数来进一步控制节点组的行为。例如，可以使用respawn="true"参数来指定节点组中的节点是否应该在崩溃后自动重启。可以使用required="true"参数来指定节点组中的节点是否是必需的，如果一个节点失败，整个节点组都将停止。

3.3. 参数替换。

可以在launch文件中定义参数，然后在节点的参数中使用这些参数进行替换，实现动态的配置管理。

假设我们有一个ROS节点my_node，该节点需要在启动时设置一个参数my_param，我们可以在launch文件中定义该参数并传递给该节点。

创建一个launch文件my_launch_file.launch，并定义参数my_param：

<launch>
    <arg name="my_param" default="default_value" doc="My custom parameter" />
    <node name="my_node" pkg="my_package" type="my_node" output="screen">
        <param name="my_param" value="$(arg my_param)" />
    </node>
</launch>

在上面的launch文件中，我们定义了一个参数my_param，并设置了默认值为default_value。然后我们启动了一个名为my_node的节点，该节点从参数服务器中读取参数my_param的值，并将其设置为节点的参数。

在启动时可以通过以下命令启动该launch文件，并设置参数my_param的值为my_custom_value：

roslaunch my_package my_launch_file.launch my_param:=my_custom_value

在上面的命令中，我们使用了:=操作符来指定参数my_param的值为my_custom_value。

当launch文件启动时，参数my_param将被替换为my_custom_value，节点my_node将使用新的参数值启动。

使用ROS launch文件实现参数替换可以方便地配置ROS系统，避免了手动修改参数文件的麻烦。

3.4. launch文件的arg和param有什么区别？

 arg用于从命令行传递参数到launch文件中，可以通过${arg 参数名}的方式在launch文件中引用，例如：

<launch>
  <arg name="my_arg" default="hello" />
  <node name="my_node" pkg="my_package" type="my_node" output="screen">
    <param name="my_param" value="${arg my_arg}" />
  </node>
</launch>

在上面的例子中，定义了一个名为my_arg的arg，默认值为hello。在my_node节点的参数中，使用${arg my_arg}的方式引用了这个参数，也就是说，my_param参数的值将会是从命令行传递过来的my_arg参数的值，如果没有从命令行传递，则使用默认值。

param则是用于在launch文件内部传递参数的机制，可以通过${param 参数名}的方式在launch文件中引用，例如：

<launch>
  <param name="my_param" value="hello" />
  <node name="my_node" pkg="my_package" type="my_node" output="screen">
    <param name="my_param" value="${param my_param}" />
  </node>
</launch>

在上面的例子中，定义了一个名为my_param的param，值为hello。在my_node节点的参数中，使用${param my_param}的方式引用了这个参数，也就是说，my_param参数的值将会是my_param参数的值，如果没有定义，则使用默认值。

简单说，arg标签是用于将参数从命令行传递到launch文件中，param标签是用于将参数从launch文件传递到ROS节点代码中，从而可以在python代码里通过rospy.get_param()获取到该参数。

 3.5. 实现条件判断
可以使用if和unless来实现条件判断。if表示条件成立时执行，unless表示条件不成立时执行。

下面是一个简单的例子，该例子实现了一个根据参数选择是否启动一个节点的功能：

<launch>
    <!-- 设置参数 -->
    <arg name="enable_node" default="false" />
    <!-- 根据参数决定是否启动节点 -->
    <node name="my_node" pkg="my_package" type="my_node" output="screen" if="$(arg enable_node)">
    </node>
</launch>

在上面的例子中，首先通过arg标签设置了一个参数enable_node，默认值为false。然后在node标签中使用了if参数，当enable_node为true时，节点my_node才会启动。

另外，unless参数可以用于在某个条件不成立时执行某个节点。例如，下面的例子会在参数roscore_running为false时启动节点my_node：

<launch>
    <!-- 检查roscore是否正在运行 -->
    <node pkg="rosmon" type="rosmon" name="rosmon" args="-d 2" respawn="true">
        <remap from="rosmon/monitoring" to="rosmon" />
        <param name="max_processes" type="int" value="1" />
        <param name="nodes/my_node/type" value="my_node" />
        <param name="nodes/my_node/paused" value="false" />
        <param name="nodes/my_node/unless" value="$(arg roscore_running)" />
    </node>
    <!-- 启动节点my_node -->
    <node pkg="my_package" type="my_node" name="my_node" output="screen" unless="$(arg roscore_running)">
    </node>
</launch>

在这个例子中，首先通过rosmon节点检查roscore是否正在运行，并根据参数roscore_running的值确定是否启动节点my_node。然后在node标签中使用了unless参数，当roscore_running为true时，节点my_node才会启动。