ros2 launch 常用python模块详细使用范例

ros2 laulnch 常用python模块详细使用范例

from launch import LaunchDescription
from launch.actions import GroupAction, DeclareLaunchArgument
from launch.substitutions import LaunchConfiguration, PathJoinSubstitution
from launch_ros.actions import PushROSNamespace, Node, IncludeLaunchDescription
from launch_ros.substitutions import FindPackageShare 

详细解释一段ROS 2启动文件中的Python代码，包括每个导入的模块的功能、语法和详细范例。首先，我需要回忆每个模块的作用，然后结合代码中的具体用法进行解释。

首先，用户提供的代码片段导入了多个模块，包括launch、launch_ros中的类和函数。我需要逐一解释每个模块和类的功能，以及它们在启动文件中的使用方式。

首先，LaunchDescription是ROS 2启动文件的核心类，用于描述启动过程中要执行的动作。GroupAction用于将多个动作分组，通常用于组织启动文件中的不同部分。DeclareLaunchArgument用于声明启动参数，允许在运行时传递参数。LaunchConfiguration用于获取这些参数的值。PathJoinSubstitution用于路径拼接，特别是在跨包引用资源时。PushROSNamespace用于设置ROS命名空间，确保节点在正确的命名空间下运行。Node和IncludeLaunchDescription分别用于启动节点和包含其他启动文件。FindPackageShare用于查找包的共享目录，常用于定位配置文件或启动文件。

接下来，我需要详细解释每个模块的具体功能、语法和提供范例。例如，DeclareLaunchArgument的用法，如何声明参数并设置默认值。LaunchConfiguration如何引用这些参数。GroupAction如何将多个动作组合在一起，比如同时设置命名空间和包含其他启动文件。

还需要注意这些模块之间的协作方式，比如在GroupAction中使用PushROSNamespace和IncludeLaunchDescription，实现命名空间的自动应用。此外，PathJoinSubstitution和FindPackageShare的组合使用，用于定位其他包中的资源文件，如配置文件或启动文件。

在解释过程中，需要结合用户提供的代码示例，说明每个部分的具体作用。例如，在顶层启动文件中，如何通过GroupAction组织不同子系统的启动，使用PushROSNamespace设置命名空间，并通过IncludeLaunchDescription包含其他启动文件。同时，参数如何通过DeclareLaunchArgument声明，并通过LaunchConfiguration在节点配置中使用。

还需要考虑最佳实践，比如如何组织大型项目的启动文件，使用模块化设计，参数化配置，以及动态加载等特性。例如，使用顶层启动文件包含多个子启动文件，每个子启动文件负责一个子系统，如感知、控制、导航等。参数存储在YAML文件中，通过路径引用加载，实现参数的集中管理和覆盖。

最后，需要确保解释清晰，涵盖每个模块的功能、语法和详细范例，帮助用户全面理解ROS 2启动文件的编写方法。

以下是对代码中导入的ROS 2启动系统核心模块的详细解析，包含功能说明、语法规则和实战范例：

1. from launch import LaunchDescription

功能：ROS 2启动文件的核心容器类，用于描述启动时需执行的所有动作序列。
语法：

ld = LaunchDescription([Action1(),Action2(),...
])

范例：

from launch import LaunchDescriptiondef generate_launch_description():return LaunchDescription([DeclareLaunchArgument('speed'),Node(package='controller', executable='velocity_controller')])

2. from launch.actions import GroupAction

功能：将多个启动动作分组执行，常用于组织逻辑相关的动作块。
语法：

GroupAction([Action1(),Action2()
])

范例：

GroupAction([PushROSNamespace('camera'),Node(package='image_pipeline', executable='camera_node')
])

3. from launch.actions import DeclareLaunchArgument

功能：声明可配置的启动参数，支持运行时动态修改。
语法：

DeclareLaunchArgument('param_name', default_value='default',description='参数描述'
)

范例：

DeclareLaunchArgument('resolution',default_value='640x480',description='相机分辨率'
)

4. from launch.substitutions import LaunchConfiguration

功能：获取通过DeclareLaunchArgument声明的参数值。
语法：

LaunchConfiguration('param_name')

范例：

Node(parameters=[{'resolution': LaunchConfiguration('resolution')}]
)

5. from launch.substitutions import PathJoinSubstitution

功能：安全拼接文件路径，支持跨包资源引用。
语法：

PathJoinSubstitution([FindPackageShare('pkg_name'),'subdir','file.yaml'
])

范例：

parameters=[PathJoinSubstitution([FindPackageShare('navigation'),'config','nav_params.yaml'
])]

6. from launch_ros.actions import PushROSNamespace

功能：为后续节点设置ROS命名空间，解决多节点命名冲突。
语法：

PushROSNamespace('namespace')

范例：

GroupAction([PushROSNamespace('lidar'),Node(executable='lidar_driver')  # 自动进入/lidar命名空间
])

7. from launch_ros.actions import Node

功能：启动ROS 2节点，支持参数、重映射和命名空间配置。
语法：

Node(package='pkg_name',executable='node_name',name='node_name',  # 可覆盖默认名称namespace='ns',parameters=[{...}],remappings=[('old_topic', 'new_topic')]
)

范例：

Node(package='turtlesim',executable='turtlesim_node',name='sim1',parameters=[{'bg_r': 200}],remappings=[('/image', '/camera/image_raw')]
)

8. from launch_ros.actions import IncludeLaunchDescription

功能：包含其他启动文件，实现模块化启动。
语法：

IncludeLaunchDescription(PythonLaunchDescription([...]),launch_arguments={'arg': 'value'}.items()
)

范例：

IncludeLaunchDescription(PathJoinSubstitution([FindPackageShare('perception'),'launch/lidar.py']),launch_arguments={'sensor': 'velodyne'}.items()
)

9. from launch_ros.substitutions import FindPackageShare

功能：定位ROS 2包的共享目录（含launch/config文件）。
语法：

FindPackageShare('pkg_name')

范例：

rviz_config = PathJoinSubstitution([FindPackageShare('navigation'),'rviz','nav.rviz'
])

完整实战案例：多机器人控制系统

from launch import LaunchDescription
from launch.actions import GroupAction, DeclareLaunchArgument
from launch.substitutions import LaunchConfiguration, PathJoinSubstitution
from launch_ros.actions import PushROSNamespace, Node, IncludeLaunchDescription
from launch_ros.substitutions import FindPackageSharedef generate_launch_description():# 声明全局参数robot_model = DeclareLaunchArgument('robot_model', default_value='model_A',description='机器人硬件型号')return LaunchDescription([robot_model,# 摄像头子系统（带命名空间）GroupAction([PushROSNamespace('camera'),Node(package='image_pipeline',executable='camera_node',parameters=[{'fps': LaunchConfiguration('cam_fps', default=30)}])]),# 包含激光雷达启动文件（带参数传递）IncludeLaunchDescription(PathJoinSubstitution([FindPackageShare('lidar_driver'),'launch','lidar.py']),launch_arguments={'sensor_type': 'Velodyne'}.items()),# 机器人控制节点（参数文件加载）Node(package='control',executable='pid_controller',parameters=[PathJoinSubstitution([FindPackageShare('control'),'config',f'{LaunchConfiguration("robot_model")}_params.yaml'])]),# RViz可视化（跨包配置文件）Node(package='rviz2',executable='rviz2',arguments=['-d', FindPackageShare('control') / 'rviz/control.rviz'])])

最佳实践建议

1. 模块化设计：通过IncludeLaunchDescription实现功能模块解耦
2. 参数化配置：使用DeclareLaunchArgument和YAML文件实现动态配置
3. 命名空间管理：通过PushROSNamespace避免多节点冲突
4. 资源定位：FindPackageShare+PathJoinSubstitution实现跨包资源访问
5. 条件加载：结合IfCondition实现按需加载功能模块

通过组合这些核心组件，可构建出灵活可扩展的ROS 2启动系统，适用于从单机器人到多机器人集群的各种复杂场景。