[ROS2] 인터페이스(Interface)

인터페이스(Interface) 란?

인터페이스는 노드 간의 데이터 통신을 위한 규약을 정의한다. 이러한 인터페이스는 메시지(Message), 서비스(Service), 및 액션(Action)의 세 가지 주요 형태로 나뉜다.

ROS2 프로그래밍은 메시지 통신을 위해 정수, 부동 소수점, 불린과 같은 기본 변수 타입들이 담긴 std_msgs 인터페이스나 병진 속도와 회전 속도를 표현할 수 있는 geometry_msgs의 Twist.msg 인터페이스, 레지저 스캐닝 값을 담을 수 있는 sensor_msgs의 LaserScan.msg 인터페이스 같이 지정된 인터페이스를 사용하는 것이 일반적이다.

하지만 이러한 인터페이스들은 사용자가 원하는 모든 정보를 담을 수 없고 토픽 인터페이스 이외에 서비스나 액션 인터페이스는 매우 기본적인 인터페이스만 제공하기 때문에 사용자가 필요로 하는 형태가 아니면 새로 만들어야 한다.

그렇기 때문에 이번에는 ROS2 기초 프로그래밍 예제에서 사용할 토픽(Topic), 서비스(Service), 액션(Action) 관련 ROS2 인터페이스(Interface)를 신규로 작성해보자.

이번에는 msg_srv_action_interface_example 패키지를 만들 것이고 이 인터페이스 전용 패키지에는 다음과 같이 msg 인터페이스, srv 인터페이스, action 인터페이스를 포함시킬 예정이다.

• ArithmeticArgument.msg
• ArithmeticOperator.srv
• ArithmeticChecker.action

📦msg_srv_action_interface_example
 ┣ 📂action
 ┃ ┗ 📜ArithmeticChecker.action
 ┣ 📂include
 ┃ ┗ 📂msg_srv_action_interface_example
 ┣ 📂msg
 ┃ ┗ 📜ArithmeticArgument.msg
 ┣ 📂src
 ┣ 📂srv
 ┃ ┗ 📜ArithmeticOperator.srv
 ┣ 📜CMakeLists.txt
 ┗ 📜package.xml

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1. 패키지 파일(환경 설정, 빌드 설정)

1-1. 패키지 설정 파일(package.xml)

<?xml version="1.0"?>
<?xml-model href="http://download.ros.org/schema/package_format3.xsd" schematypens="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"?>
<package format="3">
  <name>msg_srv_action_interface_example</name>
  <version>0.0.0</version>
  <description>TODO: Package description</description>
  <maintainer email="ahdtld54@korea.ac.kr">jh</maintainer>
  <license>TODO: License declaration</license>

  <buildtool_depend>ament_cmake</buildtool_depend>
  
  <!--추가 내용-->
  <buildtool_depend>rosidl_default_generators</buildtool_depend>
  <exec_depend>builtin_interfaces</exec_depend>
  <exec_depend>rosidl_default_runtime</exec_depend>

  <test_depend>ament_lint_auto</test_depend>
  <test_depend>ament_lint_common</test_depend>
  <!---->

  <export>
    <build_type>ament_cmake</build_type>
  </export>
</package>

일반적인 패키지와 다른 점은

1. 빌드 시에 DDS에서 가용되는 IDL(Interface Definition Language) 생성과 관련한 rosidl_default_generators가 사용된다는 점 과
2. 실행 시에 builtin_interfaces와 rosidl_default_runtime이 사용된다는 점

이다. 그 이외에는 일반적인 패키지의 설정과 동일하다.

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1-2. 빌드 설정 파일(CmakeList.txt)

################################################################################
# Set minimum required version of cmake, project name and compile options
################################################################################
cmake_minimum_required(VERSION 3.5)
project(msg_srv_action_interface_example)

if(NOT CMAKE_CXX_STANDARD)
  set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)
endif()

if(CMAKE_COMPILER_IS_GNUCXX OR CMAKE_CXX_COMPILER_ID MATCHES "Clang")
  set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -Wall -Wextra -Wpedantic")
endif()

################################################################################
# Find and load build settings from external packages
################################################################################
find_package(ament_cmake REQUIRED)
find_package(builtin_interfaces REQUIRED)
find_package(rosidl_default_generators REQUIRED)

################################################################################
# Declare ROS messages, services and actions
################################################################################
set(msg_files
  "msg/ArithmeticArgument.msg"
)

set(srv_files
  "srv/ArithmeticOperator.srv"
)

set(action_files
  "action/ArithmeticChecker.action"
)

rosidl_generate_interfaces(${PROJECT_NAME}
  ${msg_files}
  ${srv_files}
  ${action_files}
  DEPENDENCIES builtin_interfaces
)

################################################################################
# Macro for ament package
################################################################################
ament_export_dependencies(rosidl_default_runtime)
ament_package()

ROS 2에서 자신만의 인터페이스 파일 (msg, srv, action)을 사용하는 경우에는 rosidl_generate_interfaces 을 사용하여 인터페이스를 추가해야 한다.

<member_of_group> 태그는 ROS 2의 ament 빌드 시스템에서 사용되는 특정한 메타데이터 태그 중 하나이다. 이 태그는 패키지가 속한 그룹을 정의한다. 그룹은 패키지들을 논리적으로 묶어 관리할 수 있도록 돕는 메커니즘으로 사용된다. 이 태그는 ROS 2 빌드 시스템에서 메시지 및 서비스 인터페이스를 가진 패키지가 반드시 가져야 하는 메타데이터 중 하나이다.

2. 인터페이스 파일(Interface Files)

2.1. ArithmeticArgument.msg

# Messages
builtin_interfaces/Time stamp
float32 argument_a
float32 argument_b

2.2. ArithmeticOperator.srv

# Constants
int8 PLUS = 1
int8 MINUS = 2
int8 MULTIPLY = 3
int8 DIVISION = 4

# Request
int8 arithmetic_operator
---
# Response
float32 arithmetic_result

2.3. ArithmeticChecker.action

# Goal
float32 goal_sum
---
# Result
string[] all_formula
float32 total_sum
---
# Feedback
string[] formula

3. 빌드

$ cd ~/ws
$ cbp msg_srv_action_interface_example
Starting >>> msg_srv_action_interface_example
Finished <<< msg_srv_action_interface_example [1.81s]                     

Summary: 1 package finished [3.63s]

빌드 이후에는 ROS 인터페이스를 사용하기 위한 파일들이 생성된다.

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Reference

• [ROS 2로 시작하는 로봇 프로그래밍

  표윤석](https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwitt6_ryruEAxUCZvUHHV5oA4oQFnoECBEQAQ&url=https%3A%2F%2Fproduct.kyobobook.co.kr%2Fdetail%2FS000001891112&usg=AOvVaw14QJXxcjs_wribUachvF8x&opi=89978449)

• https://cafe.naver.com/openrt/24422