【ROS2学习笔记】Launch 文件

前言

本系列博文是本人的学习笔记，自用为主，不是教程，学习请移步其他大佬的相关教程。前几篇学习资源来自鱼香ROS大佬的详细教程，适合深入学习，但对本人这样的初学者不算友好，后续笔记将以@古月居的ROS2入门21讲为主，侵权即删。

一、学习目标

1. 理解 Launch 文件的核心价值 —— 解决 “多节点需多终端启动” 的痛点
2. 掌握 Launch 文件的固定结构（Python 风格），能独立编写基础启动脚本
3. 学会 5 大核心功能：多节点启动、命令行参数传递、资源重映射、参数配置、Launch 包含
4. 区分容易混淆的概念（argument vs parameter），避免踩坑
5. 知道如何配置功能包编译，确保 Launch 文件能被 ROS 识别

二、先搞懂：为什么需要 Launch 文件？（痛点解决）

之前启动 ROS 节点的方式：

• 启动 1 个节点 → 打开 1 个终端，输入 1 条命令；
• 启动 5 个节点 → 打开 5 个终端，输入 5 条命令；
• 机器人系统可能有十几个节点（相机、电机、视觉、导航），手动启动效率极低，还容易漏命令。

Launch 文件的作用：用 1 个 Python 脚本，一次性启动多个节点，并配置节点参数、话题名、文件路径等，相当于 “节点启动的总指挥”。

三、Launch 文件基础：固定结构（小白必背）

ROS2 的 Launch 文件是Python 风格的脚本，所有 Launch 文件都遵循以下固定结构，记熟这个 “模板”，后续所有案例都是在此基础上扩展：

# 1. 导入必需的类（固定开头，类似“工具箱”）
from launch import LaunchDescription  # 描述Launch文件的“容器”，所有节点/参数都放这里面
from launch_ros.actions import Node   # 描述“节点”的类，每个Node对应一个要启动的节点# 2. 定义生成Launch描述的函数（固定函数名，ROS会自动调用）
def generate_launch_description():# 3. 创建节点对象（每个节点对应一个Node()）node1 = Node(package="功能包名",    # 节点所在的功能包（必须正确，否则找不到节点）executable="节点命令", # 启动节点的命令（比如ros2 run 功能包 命令 中的“命令”）name="节点别名",       # 可选：给节点起个别名，避免重名（默认用executable名）# 后续扩展：参数、重映射、命令行参数等都加在这里)# 4. 将所有节点放入LaunchDescription容器return LaunchDescription([node1,  # 把节点1加入容器# 其他节点（node2, node3...）也加在这里])

核心规律：

• 所有要启动的节点，都用Node()类描述；
• 所有节点 / 参数 / 动作，最终都要放入LaunchDescription容器中返回。

四、实战案例：从基础到进阶（带详细注释）

按 “难度递增” 排序，每个案例都包含 “场景需求→运行效果→带注释代码→核心知识点”。

案例 1：最基础 —— 多节点启动（Hello World 发布 + 订阅）

场景需求

用 1 个 Launch 文件，同时启动 “Hello World 发布者” 和 “Hello World 订阅者” 节点（来自之前的learning_topic功能包）。

运行效果

1. 终端输入命令：ros2 launch learning_launch simple.launch.py
2. 终端会同时打印发布者和订阅者的日志，不用再开两个终端。

带注释代码（learning_launch/simple.launch.py）

# 导入必需的类（固定开头）
from launch import LaunchDescription  # Launch描述容器
from launch_ros.actions import Node   # 节点描述类def generate_launch_description():# 1. 配置“Hello World发布者”节点pub_node = Node(package='learning_topic',          # 节点所在功能包：learning_topicexecutable='topic_helloworld_pub', # 节点命令：topic_helloworld_pub（对应ros2 run learning_topic topic_helloworld_pub）name='helloworld_pub'              # 可选：给节点起别名（避免和其他节点重名）)# 2. 配置“Hello World订阅者”节点sub_node = Node(package='learning_topic',          # 节点所在功能包：learning_topicexecutable='topic_helloworld_sub', # 节点命令：topic_helloworld_subname='helloworld_sub'              # 可选：节点别名)# 3. 将两个节点放入Launch容器，返回给ROSreturn LaunchDescription([pub_node,  # 加入发布者节点sub_node   # 加入订阅者节点])

核心知识点

• 多节点启动的本质：在LaunchDescription中放入多个Node()对象；
• 必须确保package和executable正确（和ros2 run命令中的一致），否则会报错 “找不到节点”。

案例 2：传递命令行参数（RViz 加载配置文件）

场景需求

启动 RViz 时，需要加载自定义配置文件（比如小海龟的 RViz 配置）。命令行方式是：ros2 run rviz2 rviz2 -d /path/to/turtle_rviz.rviz用 Launch 文件自动处理路径，避免手动输入长路径。

运行效果

1. 终端输入命令：ros2 launch learning_launch rviz.launch.py
2. RViz 自动启动，并加载指定的 turtle_rviz.rviz配置文件（不用手动选配置）。

带注释代码（learning_launch/rviz.launch.py）

# 导入额外的库：处理文件路径
import os
# 导入查询功能包路径的工具（关键：自动找到功能包下的配置文件）
from ament_index_python.packages import get_package_share_directory# 导入Launch基础类
from launch import LaunchDescription
from launch_ros.actions import Nodedef generate_launch_description():# 1. 自动找到“learning_launch”功能包的安装路径# 作用：不管功能包装在电脑哪个位置，都能找到配置文件（避免硬编码路径）pkg_path = get_package_share_directory('learning_launch')# 2. 拼接配置文件的完整路径# 配置文件位置：learning_launch功能包下的“rviz”文件夹→“turtle_rviz.rviz”rviz_config_path = os.path.join(pkg_path,          # 功能包路径'rviz',            # 配置文件所在文件夹'turtle_rviz.rviz' # 配置文件名)# 3. 配置RViz节点，传递命令行参数rviz_node = Node(package='rviz2',       # 节点所在功能包：rviz2executable='rviz2',    # 节点命令：rviz2name='rviz2',          # 节点别名# 关键：传递命令行参数（对应命令中的“-d 配置路径”）arguments=['-d', rviz_config_path]  # arguments是列表，每个元素对应命令行的一个部分)# 4. 返回Launch容器return LaunchDescription([rviz_node])

核心知识点

• 命令行参数用arguments传递：格式是列表，比如['-d', 路径]对应命令行的-d 路径；
• 用get_package_share_directory+os.path.join自动找路径，避免写死路径（比如/home/user/dev_ws/install/...），代码更通用。

案例 3：资源重映射（让两个小海龟联动）

场景需求

小海龟的mimic节点功能：订阅一个海龟的pose话题，生成相同的cmd_vel话题，让另一个海龟模仿运动。需要将mimic的默认话题（/input/pose、/output/cmd_vel）重映射为两个海龟的话题，实现 “海龟 1 动，海龟 2 跟着动”。

运行效果

1. 终端输入命令：ros2 launch learning_launch remapping.launch.py
2. 弹出两个小海龟窗口；
3. 新终端输入：ros2 topic pub --rate 1 /turtlesim1/turtle1/cmd_vel geometry_msgs/msg/Twist "{linear: {x: 2.0}, angular: {z: 1.8}}"
4. 两个海龟同时转圈运动。

带注释代码（learning_launch/remapping.launch.py）

# 导入基础类
from launch import LaunchDescription
from launch_ros.actions import Nodedef generate_launch_description():# 1. 启动第一个小海龟（命名空间：turtlesim1）turtle1_node = Node(package='turtlesim',          # 小海龟功能包executable='turtlesim_node',  # 小海龟仿真器命令namespace='turtlesim1',       # 关键：命名空间（给节点分组，避免两个海龟节点重名）name='sim'                    # 节点别名（在命名空间下，名字是/turtlesim1/sim）)# 2. 启动第二个小海龟（命名空间：turtlesim2）turtle2_node = Node(package='turtlesim',executable='turtlesim_node',namespace='turtlesim2',       # 第二个命名空间，和第一个区分name='sim')# 3. 启动mimic节点（实现模仿功能，核心是话题重映射）mimic_node = Node(package='turtlesim',executable='mimic',           # mimic节点命令name='mimic',# 关键：资源重映射（将默认话题改成两个海龟的话题）remappings=[# 格式：('原话题名', '目标话题名')('/input/pose', '/turtlesim1/turtle1/pose'),  # mimic订阅海龟1的pose('/output/cmd_vel', '/turtlesim2/turtle1/cmd_vel')  # mimic发布命令给海龟2])# 4. 返回所有节点return LaunchDescription([turtle1_node,turtle2_node,mimic_node])

核心知识点

• 资源重映射用remappings：格式是列表，每个元素是元组(原名, 目标名)，作用是 “将节点的默认话题 / 服务名改成自定义的”；
• 命名空间namespace：给节点分组，避免重名（比如两个 turtlesim_node节点，用 turtlesim1和 turtlesim2分组后，不会冲突）。

案例 4：ROS 参数设置（修改小海龟背景色）

场景需求

启动小海龟时，直接在 Launch 文件中设置背景色参数（background_r、background_g、background_b），不用启动后再用ros2 param set修改。

运行效果

1. 终端输入命令：ros2 launch learning_launch parameters.launch.py
2. 小海龟窗口背景色变成 “深青色”（不是默认的蓝色），参数已在 Launch 中生效。

带注释代码（learning_launch/parameters.launch.py）

# 导入基础类+参数相关类
from launch import LaunchDescription
from launch.actions import DeclareLaunchArgument  # 声明Launch内部参数（arg）
from launch.substitutions import LaunchConfiguration, TextSubstitution  # 引用arg的工具
from launch_ros.actions import Node  # ROS节点类def generate_launch_description():# 1. 声明Launch内部参数（argument，简称arg）# 作用：仅限Launch文件内部使用，可设置默认值，方便修改（类似函数的形参）declare_bg_r_arg = DeclareLaunchArgument('background_r',  # arg的名字（后续引用时用这个名）default_value=TextSubstitution(text='0')  # 默认值：红色通道0（0-255）)declare_bg_g_arg = DeclareLaunchArgument('background_g',default_value=TextSubstitution(text='84')  # 绿色通道84)declare_bg_b_arg = DeclareLaunchArgument('background_b',default_value=TextSubstitution(text='122') # 蓝色通道122)# 2. 配置小海龟节点，设置ROS参数（parameter）turtle_node = Node(package='turtlesim',executable='turtlesim_node',name='sim',# 关键：设置ROS系统参数（parameter，简称param）parameters=[{# 格式：'参数名': 参数值（这里引用上面声明的arg）'background_r': LaunchConfiguration('background_r'),  # 引用arg：background_r'background_g': LaunchConfiguration('background_g'),  # 引用arg：background_g'background_b': LaunchConfiguration('background_b')   # 引用arg：background_b}])# 3. 返回Launch容器（注意：要先加入arg的声明，再加入节点）return LaunchDescription([declare_bg_r_arg,  # 先声明argdeclare_bg_g_arg,declare_bg_b_arg,turtle_node        # 再启动节点（节点要引用arg，所以arg必须先声明）])

关键：区分argument和parameter（小白必看）

很多初学者混淆这两个 “参数”，用表格彻底分清：

特性	argument（Launch 内部参数）	parameter（ROS 系统参数）
作用范围	仅限当前 Launch 文件内部使用	整个 ROS 系统可见，所有节点都能访问
定义方式	用DeclareLaunchArgument()声明	用 Node () 中的parameters配置
引用方式	用LaunchConfiguration('arg名')引用	节点中用get_parameter('param名')读取
类比	函数的 “形参”（只在函数内部用）	全局变量（整个程序都能用）
例子	background_r（Launch 中临时存值，方便修改）	turtlesim.background_r（ROS 系统参数）

案例 5：加载 YAML 参数文件（批量设置参数）

场景需求

如果有几十个 ROS 参数（比如导航参数、视觉参数），在 Launch 文件中逐个写parameters会很繁琐。此时可以用YAML 文件批量存储参数，再在 Launch 中加载整个文件。

步骤 1：创建 YAML 参数文件（learning_launch/config/turtlesim.yaml）

先在learning_launch功能包下创建config文件夹，新建 turtlesim.yaml，内容如下：

# YAML格式：键值对，对应ROS参数
turtlesim2:  # 命名空间（对应节点的namespace）sim:        # 节点名（对应节点的name）ros__parameters:  # 固定格式，ROS识别参数的关键字background_r: 255  # 红色通道255（白色）background_g: 255  # 绿色通道255background_b: 255  # 蓝色通道255

步骤 2：Launch 文件加载 YAML（learning_launch/parameters_yaml.launch.py）

# 导入处理路径的库
import os
from ament_index_python.packages import get_package_share_directory# 导入Launch基础类
from launch import LaunchDescription
from launch_ros.actions import Nodedef generate_launch_description():# 1. 自动找到YAML参数文件的路径pkg_path = get_package_share_directory('learning_launch')yaml_config_path = os.path.join(pkg_path,'config',          # YAML文件所在文件夹'turtlesim.yaml'   # YAML文件名)# 2. 配置小海龟节点，加载YAML参数文件turtle_node = Node(package='turtlesim',executable='turtlesim_node',namespace='turtlesim2',  # 必须和YAML中的命名空间一致！name='sim',              # 必须和YAML中的节点名一致！parameters=[yaml_config_path]  # 直接传入YAML文件路径，批量加载参数)# 3. 返回Launch容器return LaunchDescription([turtle_node])

运行效果

1. 终端输入命令：ros2 launch learning_launch parameters_yaml.launch.py
2. 小海龟窗口背景色变成白色（YAML 中设置的background_r/g/b=255）。

核心知识点

• YAML 文件的格式必须正确：命名空间→节点名→ros__parameters→参数键值对；
• 节点的namespace和name必须和 YAML 中的一致，否则参数无法匹配到节点；
• 适合参数数量多的场景（比如导航、SLAM），批量管理更清晰。

案例 6：Launch 文件包含（复杂系统拆分）

场景需求

大型机器人系统可能有多个 Launch 文件（比如 “相机启动.launch.py”“导航启动.launch.py”“视觉启动.launch.py”），可以用 “包含” 机制，在 1 个 “总 Launch” 中调用其他 Launch，实现 “一键启动整个系统”。

带注释代码（learning_launch/namespaces.launch.py）

# 导入处理路径和包含的库
import os
from ament_index_python.packages import get_package_share_directory# 导入包含Launch所需的类
from launch import LaunchDescription
from launch.actions import IncludeLaunchDescription  # 包含其他Launch的类
from launch.launch_description_sources import PythonLaunchDescriptionSource  # 指定Launch文件类型（Python）
from launch.actions import GroupAction  # 给包含的Launch加“组”（比如统一命名空间）
from launch_ros.actions import PushRosNamespace  # 给组内节点统一加命名空间def generate_launch_description():# 1. 找到要包含的Launch文件路径（比如之前的parameters_nonamespace.launch.py）pkg_path = get_package_share_directory('learning_launch')included_launch_path = os.path.join(pkg_path,'launch',  # 被包含的Launch文件所在文件夹'parameters_nonamespace.launch.py'  # 被包含的Launch文件名)# 2. 配置“包含的Launch”，并统一加命名空间included_launch = GroupAction(actions=[# 第一步：给组内所有节点加命名空间“turtlesim2”PushRosNamespace('turtlesim2'),# 第二步：包含目标Launch文件IncludeLaunchDescription(PythonLaunchDescriptionSource(included_launch_path)  # 指定要包含的Launch文件)])# 3. 返回总Launch容器return LaunchDescription([included_launch  # 加入包含的Launch])

核心知识点

• 包含 Launch 用IncludeLaunchDescription，必须指定PythonLaunchDescriptionSource（因为 ROS2 Launch 是 Python 脚本）；
• GroupAction+PushRosNamespace：给包含的所有节点统一加命名空间，避免节点重名；
• 适合大型系统：将功能拆分到不同 Launch（相机、导航、视觉），总 Launch 负责 “汇总调用”，代码更易维护。

五、关键步骤：功能包编译配置（让 ROS 找到 Launch 文件）

写好的 Launch 文件和配置文件（RViz、YAML），需要在setup.py中配置 “数据文件路径”，否则 ROS 编译后找不到这些文件，运行时会报错。

配置setup.py中的data_files

打开learning_launch/setup.py，找到data_files字段，添加以下内容（确保 Launch、RViz、YAML 文件被识别）：

import os
from glob import glob  # 用于批量匹配文件# ... 其他代码 ...setup(# ... 其他配置 ...# 关键：配置数据文件路径（Launch、RViz、YAML都在这里）data_files=[# 1. 固定配置：ROS包索引（不用改）('share/ament_index/resource_index/packages',['resource/' + package_name]),# 2. 固定配置：package.xml（不用改）('share/' + package_name, ['package.xml']),# 3. 配置Launch文件路径：让ROS找到所有.launch.py文件(os.path.join('share', package_name, 'launch'),  # 目标路径（编译后存放Launch的位置）glob(os.path.join('launch', '*.launch.py'))),    # 源路径（当前Launch文件的位置，*.launch.py匹配所有Launch文件）# 4. 配置RViz文件路径：让ROS找到rviz文件夹下的所有文件(os.path.join('share', package_name, 'rviz'),glob(os.path.join('rviz', '*.*'))),# 5. 配置YAML参数文件路径：让ROS找到config文件夹下的所有文件(os.path.join('share', package_name, 'config'),glob(os.path.join('config', '*.*'))),],# ... 其他配置 ...
)

编译与生效

配置完成后，在工作空间根目录编译：

cd dev_ws
colcon build --packages-select learning_launch  # 只编译learning_launch功能包
source install/setup.bash  # 加载环境变量，让ROS识别新配置的文件

六、复习要点总结（小白必背）

1. Launch 文件固定结构：from launch import LaunchDescription + from launch_ros.actions import Node + def generate_launch_description(): return LaunchDescription([节点列表])

2. 5 大核心功能实现方式：

   • 多节点启动：在LaunchDescription中放多个Node()；
   • 命令行参数：Node(arguments=[参数列表])；
   • 资源重映射：Node(remappings=[(原名, 目标名)])；
   • 参数设置：Node(parameters=[{键值对}]（单个）或parameters=[YAML路径]（批量）；
   • Launch 包含：IncludeLaunchDescription(PythonLaunchDescriptionSource(路径))。

3. 易混淆概念：

   • argument：Launch 内部参数，用DeclareLaunchArgument声明，LaunchConfiguration引用；
   • parameter：ROS 系统参数，用Node(parameters=...)配置，节点内get_parameter读取。

4. 编译配置关键：在setup.py的data_files中配置 Launch、RViz、YAML 的路径，否则 ROS 找不到文件。

掌握这些内容，就能应对 90% 以上的 ROS 节点启动场景，后续复杂系统（如导航、SLAM）的 Launch 文件也只是在此基础上扩展