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@s-kubotainイーソル株式会社

実習ROS 2 ROStools

Posted at

環境

本記事は以下の環境を想定して記述している。

項目 値
OS Ubuntu 22.04
ROS ROS 2 Humble

概要

ROS 2では様々なコマンドが用意されている。本記事ではそれらコマンドの種類やその機能について解説する。
これらのコマンドはデバックや解析の際に役立つものであるため、これらの扱いを知ることは非常に重要である。

ros2 コマンド群

ros2 topic

ros2 topicコマンドではトピック周りの情報を確認することができる。
以下、コマンドとその機能について記述する。
なお、この章では実用例としてpub&sub通信にて作成したノードtalkerとlistenerを用いる。
特に使用ノードに対して言及がない場合、talkerを用いることとする。

list

  • 説明
    現在機能しているトピックを表示する。

  • オプション
    -tオプションを付けるとそのトピックの型も同時に表示する。

  • 用例

    $ ros2 topic list
/chatter
/parameter_events
/rosout

    • Ctrl＋Cでtalkerを終了させると/chatterも停止するため、この状態でros2 topic listを実行すれば/chatterがなくなっているのを確認できる。

      $ ros2 topic list
/parameter_events
/rosout

    • -tオプションを付けた場合

      $ ros2 topic list -t
/chatter [std_msgs/msg/String]
/parameter_events [rcl_interfaces/msg/ParameterEvent]
/rosout [rcl_interfaces/msg/Log]

echo

  • 説明
    現在トピックに配信されているメッセージを表示する。
    このコマンドを用いれば、自身の作ったpublisherが正確に任意のトピックにpublishできているかを簡単に確認できる。

    • コマンド
      ros2 topic echo トピック名
      トピックの名前は"/"から始まることに注意する。

  • 用例

    $ ros2 topic echo /chatter
data: hello, world!
---
data: hello, world!
---
data: hello, world!
---
data: hello, world!
---
(以下省略)

    ここでターミナルに出力される速度はpublisherの配信周期と同じである。

info

  • 説明
    指定したトピックの型とpublisher・subscriberの数を表示する。

    • コマンド
      ros2 topic info トピック名

  • 用例
    以下はtalkerとlistener両方を起動した状態での実行結果である。

    $ ros2 topic info /chatter
Type: std_msgs/msg/String
Publisher count: 1
Subscription count: 1

    talkerとlistenerがそれぞれカウントされていることが確認できる。

pub

  • 説明
    コマンドラインから直接指定したトピックにpublishする。
    このコマンドを使用すれば、自身が作成したsubscriberが正しく任意のトピックを受信できているか簡単に調べられる。

    • コマンド
      ros2 topic pub トピック名 トピックの型 "引数"
      引数はそのトピックの型が持っている要素を指定する。(型の構造は、ros2 interface showコマンドで確認できる。詳しくは後述)
      ただし、引数はYAML構文で入力しなければならないことに注意する。

  • オプション

    • --once
      1回だけpublishする。
    • --rate
      配信周期を設定する。ex)--rate 1なら1Hzでpublishし続ける。

  • 用例

    $ ros2 topic pub /chatter std_msgs/msg/String "{data: "hello"}"
publisher: beginning loop
publishing #1: std_msgs.msg.String(data='hello')

publishing #2: std_msgs.msg.String(data='hello')

publishing #3: std_msgs.msg.String(data='hello')

(以下省略)

    別ターミナルでtalkerの代わりにlistenerを起動させると、以下のように正常に受信していることが確認できる。

    $ ros2 run pub_sub_comm listener 
[INFO] [1668410241.237764943] [simple_listener]: subscribe: hello
[INFO] [1668410242.237581793] [simple_listener]: subscribe: hello
[INFO] [1668410243.237441494] [simple_listener]: subscribe: hello
(以下省略)

hz

  • 説明
    指定したトピックの配信周期を表示する。

    • コマンド
      ros2 topic hz トピック名

  • 用例

    $ ros2 topic hz /chatter
average rate: 9.999
      min: 0.100s max: 0.100s std dev: 0.00018s window: 12
average rate: 9.999
      min: 0.100s max: 0.100s std dev: 0.00014s window: 23
average rate: 10.000
      min: 0.100s max: 0.100s std dev: 0.00012s window: 34
(以下省略)

    今回はtalker1つしか起動していないため、talkerの配信周期10hzがそのまま/chatterの配信周期になっていることが確認できる。

ros2 node

このコマンドではノード周りの情報を確認することができる。

list

  • 説明
    起動しているROSノードの一覧を表示する。
    何のノードが立ち上がっているか確認したいときに使うとよい。

  • 用例

    $ ros2 node list
/simple_talker

info

  • 説明
    対象のノードと通信するSubscriber,Publisher,サービス及びアクションのリストを表示する。

    • コマンド
      ros2 node info ノード名
      ノード名にも"/"がいることに注意。
      ros2 node listでノード名を調べてから行うと確実である。

  • 用例

    $ ros2 node info /simple_talker 
/simple_talker
  Subscribers:
    /parameter_events: rcl_interfaces/msg/ParameterEvent
  Publishers:
    /chatter: std_msgs/msg/String
    /parameter_events: rcl_interfaces/msg/ParameterEvent
    /rosout: rcl_interfaces/msg/Log
  Service Servers:
    /simple_talker/describe_parameters: rcl_interfaces/srv/DescribeParameters
    /simple_talker/get_parameter_types: rcl_interfaces/srv/GetParameterTypes
    /simple_talker/get_parameters: rcl_interfaces/srv/GetParameters
    /simple_talker/list_parameters: rcl_interfaces/srv/ListParameters
    /simple_talker/set_parameters: rcl_interfaces/srv/SetParameters
    /simple_talker/set_parameters_atomically: rcl_interfaces/srv/SetParametersAtomically
  Service Clients:

  Action Servers:

  Action Clients:

ros2 service

このコマンドではサービス周りの情報を確認することができる。
なお、この章ではService通信で作成したadd_two_serverとadd_two_clientを使用する。

list

  • 説明
    現在機能しているサービスを調べることができる。

  • オプション
    -tオプションを付けるとそのサービスの型も同時に表示できる。

  • 用例

    $ ros2 service list
/add_two_ints
/add_two_ints_server/describe_parameters
/add_two_ints_server/get_parameter_types
/add_two_ints_server/get_parameters
/add_two_ints_server/list_parameters
/add_two_ints_server/set_parameters
/add_two_ints_server/set_parameters_atomically
    • -tオプションを付けた場合
    $ ros2 service list -t
/add_two_ints [example_interfaces/srv/AddTwoInts]
/add_two_ints_server/describe_parameters [rcl_interfaces/srv/DescribeParameters]
/add_two_ints_server/get_parameter_types [rcl_interfaces/srv/GetParameterTypes]      
/add_two_ints_server/get_parameters [rcl_interfaces/srv/GetParameters]
/add_two_ints_server/list_parameters [rcl_interfaces/srv/ListParameters]
/add_two_ints_server/set_parameters [rcl_interfaces/srv/SetParameters]
/add_two_ints_server/set_parameters_atomically [rcl_interfaces/srv/SetParametersAtomically]

type

  • 説明
    サービスの型を表示する。

    • コマンド
      ros2 service type サービス名
      サービス名の先頭に"/"を付け忘れないよう注意する。

  • 用例

    $ ros2 service type /add_two_ints
example_interfaces/srv/AddTwoInts

find

  • 説明
    特定の型のサービスを一度に検索できる。

    • コマンド
      ros2 service find 型名

  • 用例

    $ ros2 service find example_interfaces/srv/AddTwoInts
/add_two_ints

call

  • 説明
    サービスを呼び出す。
    このコマンドにより、server側のノードが正常に機能しているかを簡単に確かめることができる。

    • コマンド
      ros2 service call サービスの名前 サービスの型名 引数
      引数はそのサービスの型が持っている要素を指定する。（型の構造は、ros2 interface showコマンドで確認できる。詳しくは後述）
      ros2 topic pubコマンドと同じく、引数はYAML構文で入力しなければならないので注意。

      $ ros2 service call /add_two_ints example_interfaces/srv/AddTwoInts "{a: 3, b: 2}"
requester: making request: example_interfaces.srv.AddTwoInts_Request(a=3, b=2)

response:
example_interfaces.srv.AddTwoInts_Response(sum=5)

      Server側が応答を返し、その応答を受けていることが確認できる。
      Server側は以下の結果となる。

      $ ros2 run service_comm add_two_ints_server 
[INFO] [1667892893.926295609] [add_two_ints_server]: Create AddTwoInts service server.
[INFO] [1667893043.018153969] [add_two_ints_server]: Received request: a = 3, b = 2
[INFO] [1667893043.018192050] [add_two_ints_server]: Sending back response: sum = 5

ros2 interface

インターフェース周りの情報を確認できる。
インターフェースとはメッセージやサービスのことである。
詳しくは下記URLを参照。
公式：ROS 2インターフェースについて

list

  • 説明
    インターフェースのリストを表示する。
    ただし、すべてのインターフェースを表示するので数は多くなる。
    そのため実行結果は割愛する。

show

  • 説明
    指定したインターフェースの構造を表示する。

    • コマンド
      ros2 interface show 型名
      （型名は、メッセージならパッケージ名/msg/メッセージ名となる。）

  • 用例
    以下はstd_msgs/msg/Stringを指定した時の結果である。

    $ ros2 interface show std_msgs/msg/String
# This was originally provided as an example message.
# It is deprecated as of Foxy
# It is recommended to create your own semantically meaningful message.
# However if you would like to continue using this please use the equivalent in example_msgs.

string data

    これにより、std_msgs/msg/String型のメッセージはdataという要素を持っていることが確認できる。

    • std_msgsパッケージで定義されているメッセージ型のフィールド名は、全てdataで統一されている。
      フィールド名に意味がないため、より意味のあるフィールド名を持つメッセージ型の使用が推奨されている。
      (参考：std_msgsパッケージ README.md)

ROS 2向けツール群

rqt_graph

  • 説明
    ノードとトピックの送受の関係をGUIで図示する。
    これによって、どのノードが何のトピックを介して通信しているか一目で確認できる。

    • コマンド
      rqt_graph

  • 用例
    以下はtalkerとlistener両方が起動している状態での結果である。

    rqt_graphの結果

    なお、このコマンドが実行されたタイミングで起動しているノードを表示するため、先に表示させたいノードを起動させておく必要がある。
    もし先にrqt_graphを起動させた場合はノードを起動させてから左上のrefreshボタンを押せば良い。そうすれば、その時点でリロードした結果を表示してくれる。

plotjuggler

  • 説明
    データ可視化ツールplotjugglerをrosbagに対応させたものである。
    rosbagファイルに含まれているトピックデータを時系列でグラフ化する。
    sudo apt install ros-humble-plotjuggler-rosとしてインストールできる。
    参考：plotjuggler-ros-pluginsリポジトリ

    • コマンド
      ros2 run plotjuggler plotjuggler

  • 用例
    トピックを可視化した例を以下に示す。

    plotjuggler

rqt_bag

  • 説明
    Qtを利用したGUIフレームワークRQtによる可視化ツールである。
    sudo apt install ros-humble-rqt-bagとしてインストールできる。

    • コマンド
      ros2 run rqt_bag rqt_bag

  • 用例
    rosbagファイルを読み込み、publishされているタイミングとその数値の確認、データのプロット等の機能がある。
    rosbagデータを読み込み表示している例を以下に示す。

    rqt_bag

参考

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