ROS 2 시스템 개요와 개념 학습
2017년, TCP/UDPROS를 사용하는 ROS에서 DDS를 사용하는 ROS 2로 개편되었으며, 이후 ROS 2는 현업에서 본격적으로 사용되기 시작하였고, 현재 Canonical, AMD, NVIDIA와 같은 굴지의 기업들이 ROS 2를 공식 지원하고 있습니다.
ROS의 태생은 특정 로봇만을 위한 것이었으며, 연구 기관에서 제작하였기 때문에 상용 시스템으로의 개발에는 큰 제약들이 있었습니다. ROS 2 개발자들은 이를 극복하기 위해 검증된 코드에 기반하여 새로운 middleware를 제작합니다.
ROS와 ROS 2 시스템을 전격 비교해봅시다.
- TCPROS를 사용하던 ROS에서 검증된 DDS 기반의 ROS 2로 업데이트 됨에 따라 사용화가 가능해졌습니다.
- DDS는 이름부터 "분산 처리 시스템"입니다. 더 빠른 통신 속도와 넓은 bandwidth를 갖습니다.
- ROS 2는 Real time을 위한 OS를 지원하며, FPGA에 ROS 2를 포팅하려는 프로젝트도 진행중입니다.
- 그 밖에도 최신 코드 스택 반영, 다양한 OS 지원 등 여러 방면에서 업그레이드 되었습니다.
오픈 소스 ROS 2 프로젝트를 이해하기 위해서 topic, message, tf, subscription, intra-component communication과 같은 ROS 2의 개념과 용어 이해가 필요합니다. ROS 2 개발 문서를 이해하기 위한 기본적인 ROS 2의 개념과 용어들에 대한 이해를 갖추어봅시다.
ROS 2 개발자들은 패키지 생성 시 암묵적으로 접미사를 붙여 이름 짓습니다. 오픈 소스 메타페키지인 Nav 2를 통해 함께 살펴봅시다.
Node
- ROS 2는 각 프로세스들을 ”Node”라는 단위로 관리합니다.
- 작성한 코드가 ROS 2와 연동되기 위해서는 반드시 Node 프로그래밍의 규칙을 따라야 하며, 이것이 일반적으로 이야기되는 ROS 2 프로그래밍이 됩니다.
Topic and msg
topic은 ROS 2 시스템에서 가장 많이 사용되는 메커니즘입니다.
Topic msg
- Topic은 msg라는 특정 형식의 데이터를 주고받으며 ROS 2에서는 다양한 built-in msg들을 제공하고 있습니다.
- 일정 규칙에 따라 msg를 정의하면, ROS 2 시스템이 이를 DDS에 호환되는 형식으로 변환됩니다.
- msg는 계층 구조를 가질 수 있으며 다른 msg를 포함하거나, 자체 제작할 수도 있습니다.
주행 로봇에 있어 자주 사용되는 topic과 msg는 다음과 같습니다.
Service and srv
주기적으로 사용될 필요 없는 기능의 경우 Service 사용을 추천합니다.
Action and action
Action은 Topic과 Service의 특징을 모두 갖는 메커니즘입니다.
