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알기 쉬운 ROS 코드 작성 팁과 트릭

issuefeed1 2025. 5. 19. 09:12

쉽고 빠른 ROS 코드 샘플 팁

로봇 운영 체제(ROS)는 로봇 소프트웨어 개발을 위한 필수적인 툴킷입니다. 실제로 많은 로봇 애플리케이션에서 ROS를 사용하여 복잡한 작업을 간소화하고 효율성을 높이고 있습니다. 이 글에서는 ROS를 처음 접하는 초보자들이 빠르고 쉽게 이해하고 활용할 수 있도록 몇 가지 코드 샘플과 유용한 팁을 제공하겠습니다.

ROS란 무엇인가?

ROS는 로봇 소프트웨어를 개발하기 위한 프레임워크로, 다양한 라이브러리와 도구를 포함하고 있습니다. ROS는 복잡한 로봇 시스템을 만들기 위한 통신 및 데이터 처리의 기초를 제공합니다. 이를 통해 개발자는 로봇의 센서, 액추에이터, 알고리즘 등을 통합하여 다양한 작업을 수행할 수 있습니다.

ROS의 주요 구성 요소

노드(Node): ROS에서 실행되는 프로세스입니다. 여러 개의 노드가 서로 통신하며 작업을 수행합니다.
토픽(Topic): 노드 간의 메시지를 전송하는 경로입니다. 한 노드가 보낸 메시지는 여러 개의 노드가 구독할 수 있습니다.
메시지(Message): 노드 간에 주고받는 데이터의 형태로, 특정 형식에 맞춰 구조화되어 있습니다.
서비스(Service): 요청과 응답을 기반으로 하는 통신 방식으로, 특정 기능을 실행하기 위해 사용됩니다.
패키지(Package): 코드와 리소스의 집합으로, ROS 애플리케이션을 구성하는 기본 단위입니다.

ROS 설치하기

ROS를 사용하기 위해서는 우선 ROS를 설치해야 합니다. ROS 설치는 운영 체제에 따라 다를 수 있지만, 주로 Ubuntu에서 많이 사용됩니다.

Ubuntu에 ROS 설치하기

다음은 Ubuntu에서 ROS Noetic을 설치하는 단계입니다.

Ubuntu 업데이트:

    sudo apt update
    sudo apt upgrade

ROS 패키지의 GPG 키 추가:

    sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -cs) main" >> /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'
    sudo apt install curl
    curl -s http://packages.ros.org/ros.key | sudo apt-key add -

ROS 패키지 설치:

    sudo apt update
    sudo apt install ros-noetic-desktop-full

환경 변수 설정:

    echo "source /opt/ros/noetic/setup.bash" >> ~/.bashrc
    source ~/.bashrc

ROS 기본 코드 구조

ROS 노드를 작성하려면, Python 또는 C++를 사용할 수 있습니다. 여기서는 Python을 예로 들어 기본적인 ROS 노드 구조를 설명하겠습니다.

기본적인 ROS 노드 예제

아래는 간단한 ROS 노드 예제입니다. 이 노드는 "hello world" 메시지를 출력합니다.

import rospy

def main():
    rospy.initnode('helloworld_node')
    rospy.loginfo("Hello, world!")
    rospy.spin()

if name == 'main':
    main()

코드 설명

rospy.init_node: 노드를 초기화하는 함수입니다. 노드 이름을 인자로 받습니다.
rospy.loginfo: 로그 메시지를 출력하는 함수입니다. 주로 정보성 메시지를 출력할 때 사용됩니다.
rospy.spin: 노드를 계속 실행하도록 유지하는 함수입니다. 이 함수가 호출되지 않으면 노드가 종료됩니다.

토픽과 퍼블리셔/서브스크라이버 구현하기

ROS의 핵심 기능 중 하나는 노드 간의 통신입니다. 이를 위해 토픽을 사용하여 메시지를 주고받습니다.

퍼블리셔 예제

퍼블리셔는 데이터를 생성하여 특정 토픽으로 발행하는 역할을 합니다. 아래는 데이터를 퍼블리시하는 예시입니다.

import rospy
from std_msgs.msg import String

def talker():
    pub = rospy.Publisher('chatter', String, queue_size=10)
    rospy.init_node('talker', anonymous=True)
    rate = rospy.Rate(10)

10Hz

    while not rospy.is_shutdown():
        msg = "Hello ROS %s" % rospy.get_time()
        rospy.loginfo(msg)
        pub.publish(msg)
        rate.sleep()

if name == 'main':
    try:
        talker()
    except rospy.ROSInterruptException:
        pass

서브스크라이버 예제

서브스크라이버는 특정 토픽을 구독하여 데이터를 받는 역할을 합니다.

import rospy
from std_msgs.msg import String

def callback(data):
    rospy.loginfo("I heard %s", data.data)

def listener():
    rospy.init_node('listener', anonymous=True)
    rospy.Subscriber('chatter', String, callback)
    rospy.spin()

if name == 'main':
    listener()

코드 설명

rospy.Publisher: 챗터 토픽으로 메시지를 퍼블리시하기 위해 퍼블리셔를 생성합니다.
rospy.Subscriber: 챗터 토픽을 구독하기 위해 서브스크라이버를 생성합니다.
callback: 서브스크라이버가 받은 메시지를 처리하는 함수입니다.

서비스 및 클라이언트 구현하기

서비스는 요청과 응답 기반의 통신을 위한 것입니다. 퍼블리셔/서브스크라이버와 달리, 서비스는 특정 요청을 위해 직접적으로 응답을 주고받습니다.

서비스 서버 예제

from my_package.srv import AddTwoInts, AddTwoIntsResponse
import rospy

def handleaddtwo_ints(req):
    return AddTwoIntsResponse(req.a + req.b)

def addtwoints_server():
    rospy.initnode('addtwointsserver')
    s = rospy.Service('addtwoints', AddTwoInts, handleaddtwo_ints)
    rospy.loginfo("Ready to add two ints.")
    rospy.spin()

if name == 'main':
    addtwoints_server()

서비스 클라이언트 예제

import rospy
from my_package.srv import AddTwoInts

def addtwoints_client(x, y):
    rospy.waitforservice('addtwoints')
    try:
        addtwoints = rospy.ServiceProxy('addtwoints', AddTwoInts)
        resp1 = addtwoints(x, y)
        return resp1.sum
    except rospy.ServiceException as e:
        print("Service call failed: %s" % e)

if name == 'main':
    rospy.initnode('addtwointsclient')
    result = addtwoints_client(3, 4)
    print("3 + 4 = %d" % result)

코드 설명

rospy.Service: 서비스 서버를 생성하며, 요청을 처리할 핸들러 함수를 등록합니다.
rospy.ServiceProxy: 서비스 클라이언트를 생성하여 요청을 보낼 수 있도록 합니다.

ROS 디버깅 및 테스트

코드 작성 후 테스트는 매우 중요합니다. ROS에는 여러 가지 디버깅 도구가 제공되어 이를 쉽게 수행할 수 있습니다.

rostopic 명령어

rostopic 명령어를 사용하여 토픽에서 퍼블리시되는 데이터를 모니터링할 수 있습니다.

rostopic echo /chatter

rosservice 명령어

서비스를 직접 호출하여 결과를 확인할 수 있습니다.

rosservice call /addtwoints 5 10

rosnode 명령어

현재 실행 중인 노드를 확인할 수 있습니다.

rosnode list

결론

ROS는 로봇 개발에 있어 강력한 도구이자 프레임워크입니다. 이 글에서는 초보자가 ROS를 시작하는 데 필요한 기본적인 개념과 샘플 코드를 제공하였습니다. 다양한 기능과 예제를 배우고 실습하며 자신만의 로봇 애플리케이션을 개발해보세요. 보다 나아가, ROS의 커뮤니티와 문서를 활용하여 지속적으로 학습하는 것이 중요합니다.

이제 여러분은 ROS의 기본 개념을 이해하고, 간단한 노드를 작성하며, 퍼블리셔, 서브스크라이버, 서비스 등을 사용할 수 있는 준비가 되셨습니다. 다양한 프로젝트를 시도해보며 실력을 키우시기 바랍니다.