이해하기 쉬운 ROS 메시지 형식
로봇 운영 체제(ROS)에서 메시지는 서로 다른 노드 간의 통신을 위한 기본 단위입니다. 이 글에서는 ROS 메시지의 기본 개념부터 시작해 형식, 사용 방법 그리고 실용적인 예제 등을 설명하겠습니다. ROS를 처음 접하는 초보자도 쉽게 이해할 수 있도록 친숙한 언어로 설명할 것입니다.
ROS 메시지란 무엇인가?
ROS 메시지는 노드 간의 정보 교환을 위한 데이터 구조입니다. 노드는 ROS의 기본 구성 요소로, 로봇의 특정 작업을 수행하는 독립적인 프로그램입니다. 노드 간에 메시지를 주고받으며, 이를 통해 수많은 작업들이 협력하여 수행됩니다.
노드 간의 통신
ROS에서는 데이터 통신을 위해 여러 가지 방법을 제공합니다. 그 중 가장 잘 알려진 방법은 퍼블리셔-구독자(Publisher-Subscriber) 모델입니다. 이 모델에서 퍼블리셔는 메시지를 생성하고 구독자는 이 메시지를 수신합니다.
- 퍼블리셔: 데이터를 생성하여 전송하는 노드입니다.
- 구독자: 특정 주제(topic)를 구독하여 전달된 메시지를 수신하는 노드입니다.
ROS 메시지의 구조
ROS 메시지는 기본 데이터 유형과 사용자 정의 데이터 유형을 포함할 수 있는 구조체입니다. 각 메시지는 .msg 파일로 정의되며, 메시지의 구조와 필드를 명시합니다.
기본 데이터 유형
기본 데이터 유형은 ROS 메시지를 구성하는 필드에서 사용되는 데이터 형식입니다. 아래는 ROS 메시지에서 사용할 수 있는 일반적인 기본 데이터 유형입니다.
- int8, int16, int32, int64: 정수형 데이터.
- uint8, uint16, uint32, uint64: 부호 없는 정수형 데이터.
- float32, float64: 실수형 데이터.
- string: 문자열 데이터.
- bool: 불리언 데이터.
사용자 정의 데이터 유형
사용자 정의 데이터 유형은 개발자가 특정 요구에 맞게 정의한 메시지입니다. 여러 필드를 결합하여 복잡한 데이터를 전송할 수 있습니다.
ROS 메시지 정의하기
새로운 메시지를 정의하기 위해 .msg 파일을 작성해야 합니다. .msg 파일은 다음과 같은 형식을 가집니다.
예제: Point 메시지
아래는 3D 포인트를 표현하기 위한 Point.msg 파일의 예입니다.
float32 x
float32 y
float32 z
이 정의는 x, y, z 각각의 좌표를 포함하는 구조체를 생성합니다.
메시지 사용하기
메시지를 정의한 후, 이를 사용하여 노드 간의 통신을 설정할 수 있습니다. 아래 단계에 따라 메시지를 사용할 수 있습니다.
퍼블리셔 노드 작성
퍼블리셔 노드는 메시지를 생성하여 특정 주제에 발행(publish)합니다. 아래는 Python으로 작성된 퍼블리셔 노드의 예입니다.
import rospy
from your_package.msg import Point
def publisher():
rospy.initnode('pointpublisher', anonymous=True)
pub = rospy.Publisher('pointtopic', Point, queuesize=10)
rate = rospy.Rate(10)
while not rospy.is_shutdown():
point = Point()
point.x = 1.0
point.y = 2.0
point.z = 3.0
pub.publish(point)
rate.sleep()
구독자 노드 작성
구독자 노드는 특정 주제를 구독하여 메시지를 수신합니다. 아래는 구독자 노드의 예입니다.
import rospy
from your_package.msg import Point
def callback(data):
rospy.loginfo("Received Point: [%f, %f, %f]" % (data.x, data.y, data.z))
def subscriber():
rospy.initnode('pointsubscriber', anonymous=True)
rospy.Subscriber('point_topic', Point, callback)
rospy.spin()
로봇 운영 체제에서의 메시지 관리
ROS에서는 메시지를 관리하기 위해 여러 툴과 라이브러리를 제공합니다. 이를 통해 메시지의 구조를 확인하고, 실시간으로 데이터를 모니터링할 수 있습니다.
rqt_graph
rqt_graph는 ROS의 퍼블리셔와 구독자의 관계를 시각적으로 볼 수 있는 툴입니다. 이 툴을 사용하여 노드 간의 통신을 이해하고 분석할 수 있습니다.
rostopic
rostopic은 ROS 주제의 상태를 확인하고, 메시지를 게시하거나 구독할 수 있는 명령줄 툴입니다. 특정 주제의 메시지를 확인하려면 아래 명령어를 사용할 수 있습니다.
rostopic echo /point_topic
결론
ROS 메시지는 로봇 운영 체제가 노드 간의 효율적인 데이터 통신을 가능하게 하는 핵심 요소입니다. 초보자라도 메시지의 기본 개념을 이해하고 적절한 구조로 정의하면 다양한 로봇 응용 프로그램을 개발할 수 있습니다. 메시지를 사용하는 방법을 익힘으로써, 여러분의 로봇 프로젝트에서 길을 찾고 더 복잡한 시스템을 구축해 나갈 수 있을 것입니다. 이러한 기초를 바탕으로 더 나아가 ROS의 다양한 기능과 도구들을 탐색해 보시기 바랍니다.
