ros2 launch文件編寫詳解

一個完整的簡單的launch文件配置過程

1.編寫launch文件

2.配置package.xml

3.配置setup.py（python包）

4.配置CMakeList(C++包)

5.編譯+運行

# 在 ROS 2 的 Python 啟動文件中，這些導入語句用于引入各類啟動模塊，以構建和配置節點啟動流程
from launch import LaunchDescription
from launch_ros.actions import Nodedef generate_launch_description():return LaunchDescription([Node(package='turtlesim',namespace='turtlesim1',executable='turtlesim_node',name='sim'),Node(package='turtlesim',namespace='turtlesim2',executable='turtlesim_node',name='sim'),Node(package='turtlesim',executable='mimic',name='mimic',remappings=[('/input/pose', '/turtlesim1/turtle1/pose'),('/output/cmd_vel', '/turtlesim2/turtle1/cmd_vel'),])])

package.xml加入以下內容：?

<exec_depend>ros2launch</exec_depend>

CMakeList:??to the end of the file (but before?ament_package()).

# Install launch files.
install(DIRECTORYlaunchDESTINATION share/${PROJECT_NAME}/
)

package.list:

import os
from glob import glob
# Other imports ...package_name = 'py_launch_example'setup(# Other parameters ...data_files=[# ... Other data files# Include all launch files.(os.path.join('share', package_name, 'launch'), glob('launch/*'))]
)

?

替換表達式

from launch import LaunchDescription
from launch.actions import IncludeLaunchDescription
from launch.substitutions import PathJoinSubstitution
from launch_ros.substitutions import FindPackageSharedef generate_launch_description():colors = {'background_r': '200'}return LaunchDescription([# 使用PathJoinSubstitution和FindPackageShare動態構建啟動文件路徑IncludeLaunchDescription(PathJoinSubstitution([FindPackageShare('launch_tutorial'),'launch','example_substitutions.launch.py']),# 傳遞給被包含啟動文件的參數launch_arguments={'turtlesim_ns': 'turtlesim2','use_provided_red': 'True','new_background_r': colors['background_r'],}.items())])

在 Python 中，.items()?是字典（dict）對象的一個方法，用于將字典轉換為可迭代的鍵值對元組列表。

又如：

from launch import LaunchDescription
from launch.actions import DeclareLaunchArgument, ExecuteProcess, TimerAction
from launch.conditions import IfCondition
from launch.substitutions import LaunchConfiguration, PythonExpression
from launch_ros.actions import Nodedef generate_launch_description():# turtlesim_ns = LaunchConfiguration('turtlesim_ns')use_provided_red = LaunchConfiguration('use_provided_red')new_background_r = LaunchConfiguration('new_background_r')return LaunchDescription([DeclareLaunchArgument('turtlesim_ns',default_value='turtlesim1'),DeclareLaunchArgument('use_provided_red',default_value='False'),DeclareLaunchArgument('new_background_r',default_value='200'),Node(package='turtlesim',namespace=turtlesim_ns,executable='turtlesim_node',name='sim'),ExecuteProcess(cmd=[['ros2 service call ',turtlesim_ns,'/spawn ','turtlesim/srv/Spawn ','"{x: 2, y: 2, theta: 0.2}"']],shell=True),ExecuteProcess(cmd=[['ros2 param set ',turtlesim_ns,'/sim background_r ','120']],shell=True),TimerAction(period=2.0,actions=[ExecuteProcess(condition=IfCondition(PythonExpression([new_background_r,' == 200',' and ',use_provided_red])),cmd=[['ros2 param set ',turtlesim_ns,'/sim background_r ',new_background_r]],shell=True),],)])

為什么需要 LaunchConfiguration？

簡單說，LaunchConfiguration就像一個 “參數占位符”。當你在 Launch 文件中聲明了一個啟動參數（比如DeclareLaunchArgument('turtlesim_ns')），LaunchConfiguration可以引用這個參數的值，讓你在后續的節點、動作配置中動態使用它，而不用寫死具體數值。

比如你聲明了一個參數background_r，默認值為 200，但用戶啟動時可能會通過命令行修改為 255。LaunchConfiguration('background_r')就能自動獲取用戶輸入的最新值，無需修改 Launch 文件代碼。

命令行進程調用：

ExecuteProcess(cmd=[['ros2 param set ',turtlesim_ns,'/sim background_r ','120']],shell=True),

條件執行：

TimerAction(period=2.0,actions=[ExecuteProcess(condition=IfCondition(PythonExpression([new_background_r,' == 200',' and ',use_provided_red])),cmd=[['ros2 param set ',turtlesim_ns,'/sim background_r ',new_background_r]],shell=True),],)

格式：?

TimerAction(period = ....  # 多少時間后actions =[ExecuteProcess(condition = IfCondition(......  # 具體條件),cmd = [ [........... # 命令行指令]],shell = True),],)

這段代碼的作用是：在啟動后 2 秒，檢查特定條件是否滿足，如果滿足則執行一條 ROS 2 命令修改 turtlesim 模擬器的背景紅色值。

ROS 2 中的事件處理器（Event Handlers）使用示例?


from launch import LaunchDescription
from launch.actions import (DeclareLaunchArgument,EmitEvent,ExecuteProcess,LogInfo,RegisterEventHandler,TimerAction
)
from launch.conditions import IfCondition
from launch.event_handlers import (OnExecutionComplete,OnProcessExit,OnProcessIO,OnProcessStart,OnShutdown
)
from launch.events import Shutdown
from launch.substitutions import (EnvironmentVariable,FindExecutable,LaunchConfiguration,LocalSubstitution,PythonExpression
)
from launch_ros.actions import Nodedef generate_launch_description():turtlesim_ns = LaunchConfiguration('turtlesim_ns')use_provided_red = LaunchConfiguration('use_provided_red')new_background_r = LaunchConfiguration('new_background_r')turtlesim_ns_launch_arg = DeclareLaunchArgument('turtlesim_ns',default_value='turtlesim1')use_provided_red_launch_arg = DeclareLaunchArgument('use_provided_red',default_value='False')new_background_r_launch_arg = DeclareLaunchArgument('new_background_r',default_value='200')turtlesim_node = Node(package='turtlesim',namespace=turtlesim_ns,executable='turtlesim_node',name='sim')spawn_turtle = ExecuteProcess(cmd=[[FindExecutable(name='ros2'),' service call ',turtlesim_ns,'/spawn ','turtlesim/srv/Spawn ','"{x: 2, y: 2, theta: 0.2}"']],shell=True)change_background_r = ExecuteProcess(cmd=[[FindExecutable(name='ros2'),' param set ',turtlesim_ns,'/sim background_r ','120']],shell=True)change_background_r_conditioned = ExecuteProcess(condition=IfCondition(PythonExpression([new_background_r,' == 200',' and ',use_provided_red])),cmd=[[FindExecutable(name='ros2'),' param set ',turtlesim_ns,'/sim background_r ',new_background_r]],shell=True)return LaunchDescription([turtlesim_ns_launch_arg,use_provided_red_launch_arg,new_background_r_launch_arg,turtlesim_node,RegisterEventHandler(OnProcessStart(target_action=turtlesim_node,on_start=[LogInfo(msg='Turtlesim started, spawning turtle'),spawn_turtle])),RegisterEventHandler(OnProcessIO(target_action=spawn_turtle,on_stdout=lambda event: LogInfo(msg='Spawn request says "{}"'.format(event.text.decode().strip())))),RegisterEventHandler(OnExecutionComplete(target_action=spawn_turtle,on_completion=[LogInfo(msg='Spawn finished'),change_background_r,TimerAction(period=2.0,actions=[change_background_r_conditioned],)])),RegisterEventHandler(OnProcessExit(target_action=turtlesim_node,on_exit=[LogInfo(msg=(EnvironmentVariable(name='USER'),' closed the turtlesim window')),EmitEvent(event=Shutdown(reason='Window closed'))])),RegisterEventHandler(OnShutdown(on_shutdown=[LogInfo(msg=['Launch was asked to shutdown: ', LocalSubstitution('event.reason')])])),])

?詳解：

這個啟動文件創建了一個 turtlesim 模擬器，并實現了以下功能：

  1. 啟動 turtlesim 節點后，自動生成一只新烏龜
  2. 捕獲生成烏龜的服務響應并打印日志
  3. 烏龜生成完成后，修改模擬器背景顏色
  4. 2 秒后，根據參數條件再次修改背景顏色
  5. 當 turtlesim 窗口關閉時，自動終止整個啟動過程
  6. 捕獲系統關閉事件并打印關閉原因
1.節點與命令定義
turtlesim_node = Node(package='turtlesim',namespace=turtlesim_ns,executable='turtlesim_node',name='sim'
)
spawn_turtle = ExecuteProcess(...)  # 生成烏龜的服務調用
change_background_r = ExecuteProcess(...)  # 修改背景顏色的命令
change_background_r_conditioned = ExecuteProcess(...)  # 條件性修改背景顏色

這些組件定義了要執行的基本操作，但它們的執行時機由事件處理器控制。

2.事件處理器注冊
RegisterEventHandler(OnProcessStart(target_action=turtlesim_node,on_start=[LogInfo(...), spawn_turtle])
)
  • OnProcessStart：當turtlesim_node啟動時，觸發生成烏龜的命令。

RegisterEventHandler(OnProcessIO(target_action=spawn_turtle,on_stdout=lambda event: LogInfo(...))
)
  • OnProcessIO：捕獲spawn_turtle命令的標準輸出，提取服務響應信息。

當執行spawn_turtle命令（即調用turtlesim/srv/Spawn服務）時，服務響應會通過標準輸出返回。例如：

ros2 service call /turtlesim1/spawn turtlesim/srv/Spawn "{x: 2, y: 2, theta: 0.2}"

服務成功響應后，控制臺會打印：

[INFO] [launch]: Spawn request says "Created turtle [turtle2]"

這表明新烏龜已成功生成，并且名稱為turtle2。

RegisterEventHandler(OnExecutionComplete(target_action=spawn_turtle,on_completion=[LogInfo(...), change_background_r, TimerAction(...)])
)
  • OnExecutionComplete：當spawn_turtle命令完成后，修改背景顏色，并設置一個 2 秒后的延遲動作。

RegisterEventHandler(OnProcessExit(target_action=turtlesim_node,on_exit=[LogInfo(...), EmitEvent(event=Shutdown(...))])
)
  • OnProcessExit：當turtlesim_node退出時，觸發系統關閉事件。

RegisterEventHandler(OnShutdown(on_shutdown=[LogInfo(...)])
)
  • OnShutdown：捕獲系統關閉事件，打印關閉原因。
3.編譯執行：?
ros2 launch launch_tutorial example_event_handlers.launch.py turtlesim_ns:='turtlesim3' use_provided_red:='True' new_background_r:=200

管理大型工程

頂層管理：

from launch import LaunchDescription
from launch.actions import IncludeLaunchDescription
from launch.substitutions import PathJoinSubstitution
from launch_ros.substitutions import FindPackageSharedef generate_launch_description():launch_dir = PathJoinSubstitution([FindPackageShare('launch_tutorial'), 'launch'])return LaunchDescription([IncludeLaunchDescription(PathJoinSubstitution([launch_dir, 'turtlesim_world_1.launch.py'])),IncludeLaunchDescription(PathJoinSubstitution([launch_dir, 'turtlesim_world_2.launch.py'])),IncludeLaunchDescription(PathJoinSubstitution([launch_dir, 'broadcaster_listener.launch.py']),launch_arguments={'target_frame': 'carrot1'}.items()),IncludeLaunchDescription(PathJoinSubstitution([launch_dir, 'mimic.launch.py'])),IncludeLaunchDescription(PathJoinSubstitution([launch_dir, 'fixed_broadcaster.launch.py'])),IncludeLaunchDescription(PathJoinSubstitution([launch_dir, 'turtlesim_rviz.launch.py'])),])

在launch文件設置參數：

from launch import LaunchDescription
from launch.actions import DeclareLaunchArgument
from launch.substitutions import LaunchConfiguration
from launch_ros.actions import Nodedef generate_launch_description():return LaunchDescription([DeclareLaunchArgument('background_r', default_value='0'),DeclareLaunchArgument('background_g', default_value='84'),DeclareLaunchArgument('background_b', default_value='122'),Node(package='turtlesim',executable='turtlesim_node',name='sim',parameters=[{'background_r': LaunchConfiguration('background_r'),'background_g': LaunchConfiguration('background_g'),'background_b': LaunchConfiguration('background_b'),}]),])

通過YAML文件設置參數：

from launch import LaunchDescription
from launch.substitutions import PathJoinSubstitution
from launch_ros.actions import Node
from launch_ros.substitutions import FindPackageSharedef generate_launch_description():return LaunchDescription([Node(package='turtlesim',executable='turtlesim_node',namespace='turtlesim2',name='sim',parameters=[PathJoinSubstitution([FindPackageShare('launch_tutorial'), 'config', 'turtlesim.yaml'])],),])

/turtlesim2/sim:ros__parameters:background_b: 255background_g: 86background_r: 150

整個/turtlesim2/sim代表的是 “位于turtlesim2命名空間下、名為sim的turtlesim節點”，其后的ros__parameters則是該節點的具體參數配置（如背景色的 RGB 值）

命名空間 ：

當啟動文件需要包含大量節點時，手動為每個節點單獨設置命名空間會變得繁瑣且易出錯。PushRosNamespace?提供了一種更優雅的解決方案，讓你可以為一組節點批量設置命名空間。

首先remove the?namespace='turtlesim2'?line from the?turtlesim_world_2.launch.py?。然后按照以下修改：

from launch.actions import GroupAction
from launch_ros.actions import PushRosNamespace...GroupAction(actions=[PushROSNamespace('turtlesim2'),IncludeLaunchDescription(PathJoinSubstitution([launch_dir, 'turtlesim_world_2.launch.py'])),]),

那么在turtlesim_world_2.launch.py中的每一個節點都有一個turtlesim2前綴的命令空間。

節點復用

from launch import LaunchDescription
from launch.actions import DeclareLaunchArgument
from launch.substitutions import LaunchConfigurationfrom launch_ros.actions import Nodedef generate_launch_description():return LaunchDescription([DeclareLaunchArgument('target_frame', default_value='turtle1',description='Target frame name.',),Node(package='turtle_tf2_py',executable='turtle_tf2_broadcaster',name='broadcaster1',parameters=[{'turtlename': 'turtle1'}],),Node(package='turtle_tf2_py',executable='turtle_tf2_broadcaster',name='broadcaster2',parameters=[{'turtlename': 'turtle2'}],),Node(package='turtle_tf2_py',executable='turtle_tf2_listener',name='listener',parameters=[{'target_frame': LaunchConfiguration('target_frame')}],),])

?話題重映射

from launch import LaunchDescription
from launch_ros.actions import Nodedef generate_launch_description():return LaunchDescription([Node(package='turtlesim',executable='mimic',name='mimic',remappings=[('/input/pose', '/turtle2/pose'),('/output/cmd_vel', '/turtlesim2/turtle1/cmd_vel'),])])

?啟動rviz，并按照文件配置：

from launch import LaunchDescription
from launch.substitutions import PathJoinSubstitution
from launch_ros.actions import Node
from launch_ros.substitutions import FindPackageSharedef generate_launch_description():return LaunchDescription([Node(package='rviz2',executable='rviz2',name='rviz2',arguments=['-d', PathJoinSubstitution([FindPackageShare('turtle_tf2_py'), 'rviz', 'turtle_rviz.rviz'])],),])

動態配置節點名：

from launch import LaunchDescription
from launch.actions import DeclareLaunchArgument
from launch.substitutions import EnvironmentVariable, LaunchConfiguration
from launch_ros.actions import Nodedef generate_launch_description():return LaunchDescription([DeclareLaunchArgument('node_prefix',default_value=[EnvironmentVariable('USER'), '_'],description='prefix for node name'),Node(package='turtle_tf2_py',executable='fixed_frame_tf2_broadcaster',name=[LaunchConfiguration('node_prefix'), 'fixed_broadcaster'],),])
  1. 聲明一個啟動參數node_prefix，默認值為當前系統用戶的用戶名加上下劃線（例如：doubao_）
  2. 啟動一個節點，節點名稱由node_prefix和固定后綴fixed_broadcaster組成（例如：doubao_fixed_broadcaster）

更新setup.py:

import os
from glob import glob
from setuptools import setup
...data_files=[...(os.path.join('share', package_name, 'launch'),glob('launch/*')),(os.path.join('share', package_name, 'config'),glob('config/*.yaml')),(os.path.join('share', package_name, 'rviz'),glob('config/*.rviz')),],

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