[2025 ROS 스터디] <문승주> #2주차-<ROS의 중요컨셉, 명령어, 도구>

1. ROS 용어 정리

1.1 Node

• ROS 시스템에서 실행 가능한 최소 단위의 프로세스
• 개발자가 기능별로 자유롭게 분할해 설계
• 각 노드는 독립적으로 유닛 테스트 가능
• ROS의 대표적인 특징 중 하나

1.2 Package

• 하나 이상의 노드와 실행 정보를 묶은 디렉토리 구조
• 종속 패키지들의 모음은 “메타 패키지(meta-package)”라고 칭함

1.3 Message

• 노드 간 데이터 통신을 위해 사용하는 데이터 구조
• 기본 자료형(int32, float64, bool 등)
• 메시지 내부에 다른 메시지를 포함하거나, 메시지 배열 형식도 정의 가능

메시지 타입

1. Topic
   • 연속적 단방향 통신
   • 1:1, 1:N, N:1, N:N 모두 지원
   • 네트워크·CPU 사용률이 높음(약 90%)
   • Publisher: 토픽 송신자
   • Subscriber: 토픽 수신자
2. Service
   • 일회성 양방향 통신
   • 통신 후 세션 종료 → 재사용 시 재연결 필요
   • 비교적 자원 활용 효율적(약 5%)
   • Service Client: 서비스 요청자
   • Service Server: 서비스 제공자
3. Action
   • Service보다 복잡하거나 장시간 수행되는 작업에 적합
   • 중간 진행 상황(피드백) 제공
   • Action Client: 액션 요청자
   • Action Server: 액션 제공자
4. Parameter Server
   • 전역 변수(global parameter)를 네트워크 상에 저장
   • 외부에서 변경하거나 실시간 조회 가능
   • Master 기능의 일부

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2. 메시지 통신 개념 및 순서

 1. Master구동: XMLRPC(XML-Remote Procedure Call)

 - $roscore

 

 2. Node2 (ex- subscriber) 구동 - (Master: server, Node2: client)

 - $rosrun 패키지이름 노드이름

 

 3. Node1 (ex- publisher) 구동 - (Master: server, Node1: client)

 - $rosrun 패키지이름 노드이름

 

 4. publisher 정보 알림: Master는 subscriber Node에게 새로운 publisher 정보를 알림 - (Master: server, Node2: client)

 

 5. publisher Node에 접속 요청: 마스터로부터 받은 publisher 정보를 이용하여 TCPROS 접속을 요청 - (Node1: server, Node2: client)

 

 6. subscriber Node에 접속 응답: 접속 응답에 해당되는 자신의 TCP URI 주소와 포트번호를 전송 - (Node1: server, Node2: client)

 

 7. TCP 접속: TCPROS를 이용하여 publisher node와 직접연결 - (Node1: server, Node2: client)

 

 8. 메시지 전송: 발행자 Node는 subscriber node에게 메시지를 전송(Topic) - (Node1: server, Node2: client)

 

 9. 서비스 요청 및 응답: 1회에 한해 접속, 서비스 요청 및 서비스 응답이 수행되고 서로간의 접속을 끊는다

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3. 주요 ROS 명령어

3.1 ROS 셸 명령어( ' * ': 중요도)

• roscd***: 패키지 디렉토리로 이동
• rosls*: 패키지 내 파일 목록 확인
• rosed*: 패키지 파일 즉시 편집
• roscp*: 패키지 파일 복사
• rospd: 패키지 디렉토리 인덱스 추가
• rosd: 패키지 디렉토리 인덱스 조회

3.2 ROS 실행 명령어

• roscore***: Master·rosout·Parameter Server 실행
• rosrun***: 단일 노드 실행
• roslaunch***: 복수 노드 실행 및 옵션 설정
• rosclean**: 로그 파일 정리 및 삭제

3.3 ROS 정보 조회 명령어

• rostopic***: 토픽 정보 조회
• rosservice***: 서비스 정보 조회
• rosnode***: 노드 상태 조회
• rosparam***: 파라미터 정보 조회·수정
• rosbag***: 메시지 기록·재생
• rosmsg**: 메시지 타입 조회
• rossrv**: 서비스 타입 조회
• rosversion*: ROS 배포·패키지 버전 조회
• roswtf: 시스템 상태 진단

3.4 Catkin 빌드 명령어

• catkin_create_pkg***: 패키지 템플릿 생성
• catkin_make***: 빌드 시스템 실행
• catkin_find*: 패키지 경로 검색
• catkin_init_workspace: 작업 폴더 초기화
• catkin_prepare_release: 릴리즈 준비
• catkin_generate_changelog: CHANGELOG.rst 업데이트

3.5 패키지 관리 명령어

• rospack***: 패키지 정보 조회
• rosdep**: 의존성 설치
• rosinstall**: 외부 패키지 설치
• roslocate: 패키지 위치 검색
• rosmake: (구 rosbuild) 패키지 빌드

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4. 주요 개발 도구

4.1 RViz

• 3D 시각화 툴
• 센서 데이터·포인트클라우드·카메라 영상·IMU 데이터 표시
• URDF 모델 시각화 및 경로 계획
• 실행 방법:
• $ roscore
• 새로운 터미널 실행
• $ rviz

4.2 RQT

• GUI 플러그인 기반 도구 모음
• rqt_graph, rqt_plot, rqt_bag 등 제공
• 실행 방법:
• $ roscore
• 새로운 터미널 실행
• $ rqt

4.3 Gazebo

• 물리 엔진 탑재 3D 시뮬레이터
• ROS와의 높은 호환성
• 노이즈 조정 및 다양한 로봇 시뮬레이션 지원

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5. 추가 참조

• Topic·Service·Action 메시지 목록
  • http://wiki.ros.org/msg
  • http://wiki.ros.org/common_msgs
• 표준 메시지(std_msgs)
  • http://wiki.ros.org/std_msgs
• 사용자 정의 메시지 예제
  • geometry_msgs/PoseStamped
    http://docs.ros.org/api/geometry_msgs/html/msg/PoseStamped.html
  • sensor_msgs/LaserScan 배열 메시지
    http://docs.ros.org/api/sensor_msgs/html/msg/LaserScan.html