ROS講座09 ROSメッセージ(とarray型の使い方)

環境

この記事は以下の環境で動いています。

項目	値
CPU	Core i5-8250U
Ubuntu	16.04
ROS	Kinetic

インストールについてはROS講座02 インストールを参照してください。
またこの記事のプログラムはgithubにアップロードされています。ROS講座11 gitリポジトリを参照してください。

概要

ROSのpub sub通信ではROSで定義されている型で通信を行います。Float32やInt32などの基本的な型が標準で組み込まれています。これらの使い方について説明します。

基本的な使い方

「ROS講座03 Pub & Sub」で説明した例を見てみましょう。

baic_lecture/basic_simple_talker.cpp（再掲）

#include <ros/ros.h>
#include <std_msgs/String.h>

int main(int argc, char** argv)
{
  ros::init(argc, argv, "basic_simple_talker");
  ros::NodeHandle nh;
  ros::Publisher chatter_pub = nh.advertise<std_msgs::String>("chatter", 10);
  ros::Rate loop_rate(10);

  while (ros::ok())
  {
    std_msgs::String msg;
    msg.data = "hello world!";
    ROS_INFO("publish: %s", msg.data.c_str());
    chatter_pub.publish(msg);

    ros::spinOnce();
    loop_rate.sleep();
  }
  return 0;
}

msgが絡むのは2行目と8行目です。2行目の#include <std_msgs/String.h>でmsg型をインクルードしています。intやstringという基本型でもすべてincludeが必要です。8行目でもpublisherの設定でincludeした型を使っています。型名はstd_msgs::Stringのように(パッケージ名)::(型名)というヘッダファイルを指定します。すべてのROSmsgは何らかのパッケージに属しています。
またstd_msgs::String msg;と宣言したときにmsg自体は文字列のデータではなく。その中の要素msg.dataが文字列のデータになります。

配列型の使い方

例えばfloatの配列を送るにはstd_msgs/Float32MultiArrayという型を使用します。リストを含む型の使い方を見てみます。

ソースコード

publish

basic_lecture/src/basic_array_talker.cpp

#include <ros/ros.h>
#include <std_msgs/Float32MultiArray.h>

int main(int argc, char** argv)
{
  ros::init(argc, argv, "basic_array_talker");
  ros::NodeHandle nh;
  ros::Publisher pub = nh.advertise<std_msgs::Float32MultiArray>("array", 10);
  
  ros::Rate loop_rate(1);
  while (ros::ok())
  {
    std_msgs::Float32MultiArray array;
    array.data.resize(4);
    array.data[0] = 0.0;
    array.data[1] = 1.0;
    array.data[2] = 2.0;
    array.data[3] = 3.0;
    pub.publish(array);
    ROS_INFO("I published array!");
    ros::spinOnce();
    loop_rate.sleep();
  }
}

#include "std_msgs/Float32MultiArray.h"でインクルード。Float32以外でもほぼすべての型で*****MultiArrayという型が定義されています。配列はstd::vectorとして扱えます。初期化時にはarray.dataは空の(=sizeが0の)std::vectorです。そのためにまず配列のサイズをarray.data.resize(4)で決定します。後はarray.data[0]のようにインデックスでアクセスします。

Subscribe

basic_lecture/src/basic_array_listener.cpp

#include <ros/ros.h>
#include <std_msgs/Float32MultiArray.h>

void chatterCallback(const std_msgs::Float32MultiArray& msg)
{
  int num = msg.data.size();
  ROS_INFO("I susclibed [%i]", num);
  for (int i = 0; i < num; i++)
  {
    ROS_INFO("[%i]:%f", i, msg.data[i]);
  }
}

int main(int argc, char** argv)
{
  ros::init(argc, argv, "basic_array_listener");
  ros::NodeHandle nh;
  ros::Subscriber sub = nh.subscribe("array", 1000, chatterCallback);

  ros::spin();
  return 0;
}

msg.data.size()で配列のサイズを取得できます。

CmakeList

以下の4つを付け加えます。

basic_lecture/CMakeLists.txt

add_executable(basic_array_talker    src/basic_array_talker.cpp)
add_executable(basic_array_listener  src/basic_array_listener.cpp)

target_link_libraries(basic_array_talker
  ${catkin_LIBRARIES}
)
target_link_libraries(basic_array_listener
  ${catkin_LIBRARIES}
)

launch

basic_lecture/launch/pubsub_array.launch

<launch>
  <node name="talker" pkg="basic_lecture" type="basic_array_talker" output="screen"/>
  <node name="listener" pkg="basic_lecture" type="basic_array_listener" output="screen"/>
</launch>

ビルド

cd catkin_ws
catkin build

実行

roslaunch basic_lecture pubsub_array.launch

実行すると以下のような表示が流れてサイズが4の配列をpublish、subscribeしている様子がわかります。

launchの結果

[ INFO] [1534072121.442238388]: I susclibed [4]
[ INFO] [1534072121.442407677]: [0]:0.000000
[ INFO] [1534072121.442449432]: [1]:1.000000
[ INFO] [1534072121.442472959]: [2]:2.000000
[ INFO] [1534072121.442494261]: [3]:3.000000
[ INFO] [1534072122.440483018]: I published array!
[ INFO] [1534072122.441309532]: I susclibed [4]
[ INFO] [1534072122.441474609]: [0]:0.000000
[ INFO] [1534072122.441571959]: [1]:1.000000
[ INFO] [1534072122.441607914]: [2]:2.000000
[ INFO] [1534072122.441794112]: [3]:3.000000

別のパッケージの型を使用

上記の例ではstd_msgs::Stringを使いました。std_msgsはリンクされているので、上記のincludeだけで使えるのですが、ほかのパッケージのmsgを使おうとすると、そのパッケージをリンクする作業が必要です。例えばgeometry_msgs/Twistという型を使う場合は3つのファイルで記述が必要です。

ソースファイル

以下のようにc++のソースファイルの初めにインクルードをする必要があります。

xxx.cppの一部

#include <geometry_msgs/Twist.h>

CmakeList

以下のようにfind_packageに使うmsgの属するROS packageを追加します。

CMakeList.txtの一部

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  roscpp
  rospy
  geometry_msgs　#この行を追加
)

packge.xml

以下のように使うmsgの属するROS packageを追加します。これは追加しなくてもビルド&実行はできてしまいますが、作法として必要です。

package.xmlの一部

<build_depend>std_msgs</build_depend>
<exec_depend>std_msgs</exec_depend>

#rosmsgコマンド
メッセージの中身を調べることができます。05 ROStoolsを参照

#参考
型対応表：http://wiki.ros.org/msg

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