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ROS Launch 文件中的替换参数详解

roslaunch 以单次遍历方式处理 XML 文件。包含文件按深度优先顺序处理。标签按顺序解析，最后设置的参数值生效。因此，若某参数存在多次赋值，最终将采用最后一次指定的参数值。

ROS launch 文件支持多种替换参数(substitution args)，这些参数在文件被解析时会被替换为实际值。以下是所有可用的替换参数及其详细说明：

基本替换参数

1. $(arg name)

   • 用于替换由<arg>标签定义的参数值
   • 示例：

     <arg name="resolution" default="0.1" />
     <param name="resolution" value="$(arg resolution)" />
     

2. $(env ENVIRONMENT_VARIABLE)

   • 用当前环境中的变量值进行替换。若环境变量未设置，启动将失败。
   • 如果环境变量未设置，会抛出错误
   • 示例：

     <param name="home_dir" value="$(env HOME)" />
     

3. $(optenv ENVIRONMENT_VARIABLE default_value)

   • 若环境变量已设置则替换其值。若提供 default_value 参数，当环境变量未设置时将使用该值。若未提供 default_value 参数，则使用空字符串。 default_value 可以是多个由空格分隔的单词。
   • 示例：

     <param name="foo" value="$(optenv NUM_CPUS 1)" />
     <param name="foo" value="$(optenv CONFIG_PATH /home/marvin/ros_workspace)" />
     <param name="foo" value="$(optenv VARIABLE ros rocks)" />
     

文件路径相关替换参数

4. $(find pkg)

   • 例如 $(find rospy)/manifest.xml 。指定一个相对于软件包的路径。软件包目录的文件系统路径将被内联替换。强烈建议使用相对于软件包的路径，因为硬编码路径会降低启动配置的可移植性。正斜杠和反斜杠将被解析为本地文件系统约定。
   • 最常用的替换参数之一
   • 示例：

     <param name="config_file" textfile="$(find my_package)/config/config.yaml" />
     

5. $(anon name)

   • 例如 $(anon rviz-1) 。基于 name 生成一个匿名 ID。 name 本身是一个唯一标识符：多次使用 $(anon foo) 将创建相同的"匿名化"名称。这用于 name 属性，以便创建具有匿名名称的节点，因为 ROS 要求节点具有唯一名称。例如：
   • 示例：

     <node name="$(anon foo)" pkg="rospy_tutorials" type="talker.py" />
     

6. $(dirname) Lunar 版本新增功能

   • 返回当前launch文件所在目录的绝对路径
   • 示例：

     <param name="local_config" value="$(dirname)/local_config.yaml" />
     

条件与评估替换参数

7. $(eval expression) Kinetic 版本新增功能

   • 评估Python表达式
   • 允许评估任意复杂的 Python 表达式
   • 示例：

     <param name="circumference" value="$(eval 2.*3.1415*arg('radius'))" />
     

   • 注意!
   • 存在一个限制，$(eval) 表达式需要占据整个属性字符串。无法在单个字符串中混合使用其他替换参数与 eval ，比如说：

   <param name="foo" value="$(arg foo)$(eval 6*7)bar"/>
   

   • 为了解决这一限制，所有替换命令在eval中也可以作为函数使用:

   "$(eval arg('foo') + env('PATH') + 'bar' + find('pkg')"
   

   • 为方便起见，参数也会被隐式解析，即以下两个表达式是等价的:

   "$(eval arg('foo'))"
   "$(eval foo)"
   

8. $(eval environment_variable)

   • 评估环境变量
   • 示例：

     <param name="path_count" value="$(eval int(env('PATH').count(':'))+1)" />
     

替换参数目前仅在本地机器上解析。也就是说，即使对于远程启动的进程，环境变量和 ROS 软件包路径也将设置为当前环境中的值。

if 和 unless 属性

所有标签都支持 if 和 unless 属性，这些属性根据值的评估结果来包含或排除标签。"1"和"true"被视为真值，"0"和"false"被视为假值。其他值将导致错误。

• if属性
• if=value (optional) if=value （可选）
  若 value 值为真，则包含该标签及其内容。
• unless=value (optional) unless=value （可选）
  除非 value 值为真（即当 value 值为假时），否则包含该标签及其内容。

•   <group if="$(arg foo)"><!-- stuff that will only be evaluated if foo is true --></group><param name="foo" value="bar" unless="$(arg foo)" />  <!-- This param won't be set when "unless" condition is met -->
  

组合使用示例

这些替换参数可以组合使用以实现更复杂的功能：

<launch><arg name="sensor_type" default="lidar" /><!-- 使用find获取包路径，dirname获取当前目录 --><param name="config_path" value="$(find my_robot)/config/$(arg sensor_type)_config.yaml" /><!-- 使用eval进行数学计算 --><param name="scaled_value" value="$(eval arg('base_value') * env('SCALE_FACTOR', 1.0))" /><!-- 使用anon生成唯一节点名 --><node name="$(anon sensor_processor)" pkg="sensor_processing" type="processor_node" output="screen"><!-- 使用optenv获取环境变量，带默认值 --><param name="log_level" value="$(optenv LOG_LEVEL INFO)" /></node>
</launch>

注意事项

1. 替换参数在launch文件解析时被处理，不是在运行时
2. 复杂的替换逻辑可能会降低launch文件的可读性
3. 某些替换参数（如$(command)）可能有安全风险，应谨慎使用
4. 替换参数不能嵌套使用（如$(arg $(env VAR))是不允许的）

掌握这些替换参数可以让你编写更加灵活和强大的ROS launch文件。