ROS 2로 시작하는 로봇 프로그래밍

이 책에서 다루는 내용

- ROS란 무엇인가?

- ROS 2의 중요 콘셉트와 특징, 토픽, 서비스, 액션, 파라미터, 빌드 시스템 소개 등

- ROS 2 기본 프로그래밍(코드 스타일부터 토픽, 서비스, 액션, 파라미터 등 기초 프로그래밍 학습)

- ROS 2 심화 프로그래밍(로깅, CLI, GUI, QoS, Component, Life cycle, Security 등 ROS 2의 고급 기능 학습)



독자 한마디

ROS에 대한 공부를 한다면 꼭 읽어야 할 책 1순위! ROS 1에 이어 ROS 2에 대해서 잘 정리하여 이해할 수 있는 이 책이 탄생하기까지 저자들의 노고에 감사드립니다. - 김재훈 -

자료가 별로 없고 어려워서 ROS를 공부하기 정말 힘들었는데, 한 줄기 빛이 되었던 강좌였습니다 감사합니다! - 정민재 -

한국 오픈소스 로봇 소프트웨어 개발의 문익점인 표윤석 박사님의 두 번째 목화씨, ROS 2 로봇 프로그래밍! 정말 기대됩니다. - 정환석 -

1부 ROS 2 소개

1장 ROS 2 소개

__1.1. 로봇 개발을 위한 툴

__1.2. 메타 운영체제

__1.3. ROS의 목적

__1.4. ROS의 구성

__1.5. ROS의 역사

__1.6. ROS 버전

__1.7. 버전 주기

__1.8. 버전 선택

2장 ROS 2 기반 로봇 개발에 필요한 정보

__2.1. 커뮤니티 중심의 개발 문화

__2.2. 즐겨찾는 ROS 2 정보 및 개발 자료

__2.3. ROS 커뮤니티 게시판

__2.4. ROS 문서

__2.5. ROS 2 소스코드

__2.6. ROS 2 패키지 배포 현황

__2.7. ROS 질의응답

__2.8. 기타

3장 ROS 2 개발환경 구축

__3.1. 개발환경

__3.2. 기본 운영체제 설치

__3.3. 로봇 운영체제 설치

__3.4. ROS 개발 툴 설치

__3.5. ROS 2 빌드 테스트

__3.6. Run commands 설정

__3.7. 통합 개발환경(IDE) 설치

__3.8. ROS 2 삭제

4장 왜? ROS 2로 가야하는가?

__4.1. 왜? ROS 2로 가야하는가?

__4.2. 대세는 이제 ROS 2!

5장 ROS 2의 중요 콘셉트

__5.1. Why ROS 2?

6장 ROS 1과 2의 차이점으로 알아보는 ROS 2의 특징

__6.1. ROS 2 개발의 필요성

__6.2. ROS 1과 ROS 2의 차이점

__6.3. ROS 2의 특징

7장 ROS 2와 DDS

__7.1. ROS 2와 DDS

__7.2. DDS란?

__7.3. DDS의 특징

__7.4. ROS에서의 사용법

8장 DDS의 QoS

__8.1. DDS의 서비스 품질(QoS, Quality of Service)

__8.2. QoS의 종류

__8.3. ROS 2에서 사용되는 QoS 옵션

__8.4. rmw_qos_profile 사용과 유저 QoS 프로파일 사용

__8.5. QoS 테스트

9장 패키지 설치와 노드 실행

__9.1. Turtlesim 패키지 설치

__9.2. Turtlesim이란?

__9.3. Turtlesim 패키지와 노드

__9.4. Turtlesim 패키지의 노드 실행

__9.5. 노드, 토픽, 서비스, 액션의 조회

__9.6. rqt_graph로 보는 노드와 토픽의 그래프 뷰

10장 ROS 2 노드와 데이터 통신

__10.1. 노드와 메시지 통신

__10.2. 노드 실행(ros2 run)

__10.3. 노드 목록(ros2 node list)

__10.4. 노드 정보(ros2 node info)

11장 ROS 2 토픽

__11.1. 토픽

__11.2. 토픽 목록 확인(ros2 topic list)

__11.3. 토픽 정보 확인(ros2 topic info)

__11.4. 토픽 내용 확인(ros2 topic echo)

__11.5. 토픽 대역폭 확인(ros2 topic bw)

__11.6. 토픽 주기 확인(ros2 topic hz)

__11.7. 토픽 지연 시간 확인(ros2 topic delay)

__11.8. 토픽 퍼블리시(ros2 topic pub)

__11.9. bag 기록(ros2 bag record)

__11.10. bag 정보(ros2 bag info)

__11.11. bag 재생(ros2 bag play)

12장 ROS 2 서비스

__12.1. 서비스

__12.2. 서비스 목록 확인(ros2 service list)

__12.3. 서비스 형태 확인(ros2 service type)

__12.4. 서비스 찾기(ros2 service find)

__12.5. 서비스 요청(ros2 service call)

13장 ROS 2 액션

__13.1. 액션

__13.2. 액션 서버 및 클라이언트

__13.3. 노드 정보(ros2 node info)

__13.4. 액션 목록(ros2 action list -t)

__13.5. 액션 정보(ros2 action info)

__13.6. 액션 목표(action goal) 전달

14장 ROS 2 인터페이스

__14.1. ROS 2 인터페이스

__14.2. 메시지 인터페이스(Message interface, msg)

__14.3. 서비스 인터페이스(Service interface, srv)

__14.4. 액션 인터페이스(Action interface, action)

15장 ROS 2 토픽/서비스/액션 정리 및 비교

__15.1. 토픽, 서비스, 액션 비교

16장 ROS 2 파라미터

__16.1. 파라미터

__16.2. 파라미터 목록 확인(ros2 param list)

__16.3. 파라미터 내용 확인(ros2 param describe)

__16.4. 파라미터 읽기(ros2 param get)

__16.5. 파라미터 쓰기(ros2 param set)

__16.6. 파라미터 저장(ros2 param dump)

__16.7. 파라미터 삭제(ros2 param delete)

17장 ROS 2 도구와 CLI 명령어

__17.1. ROS 도구

__17.2. ROS 2 CLI 명령어

__17.3. ROS 2 CLI 사용법

__17.4. ROS 2 CLI 종류와 각 sub-verbs의 기능

__17.5. 지속 개발되고 있는 ROS 2 CLI

18장 ROS 2 GUI 개발을 위한 RQt

__18.1. ROS의 종합 GUI 툴 RQt

__18.2. RQt 프레임워크

__18.3. RQt 설치 및 실행

__18.4. RQt 플러그인의 종류

__18.5. RQt 사용 예시

__18.6. ROS의 CLI 툴과 GUI 툴

19장 ROS 2의 표준 단위

__19.1. ROS 2의 표준 단위의 필요성

__19.2. ROS 2의 표준 단위

__19.3. ROS 2의 표준 단위 사용

20장 ROS 2의 좌표 표현

__20.1. ROS 2의 좌표 표현 통일의 필요성

__20.2. 좌표 표현의 기본 규칙

__20.3. 좌표 표현의 축 방향(Axis Orientation) 규칙

__20.4. 좌표 표현의 회전 표현 규칙

21장 ROS 2의 시간

__21.1. 시계(Clock)와 시간(Time)

__21.2. 시간 추상화(Time Abstractions)

__21.3. Time API

22장 ROS 2의 파일 시스템

__22.1. 파일 시스템

__22.2. 패키지와 메타패키지

__22.3. 바이너리 설치와 소스코드 설치

__22.4. 기본 설치 폴더와 사용자 작업 폴더

23장 ROS 2의 빌드 시스템과 빌드 툴

__23.1. 빌드 시스템과 빌드 툴

__23.2. 빌드 시스템(Build system)

__23.3. 빌드 툴(Build tools)

__23.4. 패키지 생성

__23.5. 패키지 빌드

__23.6. 빌드 시스템에 필요한 부가 기능

24장 ROS 2의 패키지 파일

__24.1. 패키지 파일

__24.2. 패키지 설정 파일(package.xml)

__24.3. 빌드 설정 파일(CMakeLists.txt)

__24.4. 파이썬 패키지 설정 파일(setup.py)

__24.5. 파이썬 패키지 환경설정 파일(setup.cfg)

__24.6. RQt 플러그인 설정 파일(plugin.xml)

__24.7. 패키지 변경로그 파일(CHANGELOG.rst)

__24.8. 라이선스 파일(LICENSE)

__24.9. 패키지 설명 파일(README.md)





2부 ROS 2 기본 프로그래밍

1장 ROS 프로그래밍 규칙(코드 스타일)

__1.1. 코드 스타일 가이드

__1.2. 기본 이름 규칙

__1.3. C++ Style

__1.4. Python Style

__1.5. 다른 언어

2장 ROS 프로그래밍 기초(파이썬)

__2.1. ROS의 Hello World, rclpy 버전

__2.2. 패키지 생성

__2.3. 패키지 설정

__2.4. 퍼블리셔 노드 작성

__2.5. 서브스크라이버 노드 작성

__2.6. 빌드

__2.7. 실행

3장 ROS 프로그래밍 기초(C++)

__3.1. ROS의 Hello World, rclcpp버전

__3.2. 패키지 생성

__3.3. 패키지 설정

__3.4. 퍼블리셔 노드 작성

__3.5. 서브스크라이버 노드 작성

__3.6. 빌드

__3.7. 실행

4장 ROS 2 Tips

__4.1. 설정 스크립트(setup script)

__4.2. setup.bash vs local_setup.bash

__4.3. colcon_cd

__4.4. ROS_DOMAIN_ID vs Namespace

__4.5. colcon과 vcstool 명령어 자동 완성 기능 추가

5장 토픽, 서비스, 액션 인터페이스

__5.1. ROS 2 인터페이스(Interface) 신규 작성

__5.2. 인터페이스 패키지 만들기

__5.3. 패키지 설정 파일(package.xml)

__5.4. 빌드 설정 파일(CMakeLists.txt)

__5.5. 빌드하기

6장 ROS 2 패키지 설계(파이썬)

__6.1. 패키지 설계

__6.2. 노드 작성

__6.3. 패키지 설정 파일(package.xml)

__6.4. 파이썬 패키지 설정 파일(setup.py)

__6.5. 소스코드 내려받기 및 빌드

__6.6. 실행

7장 토픽 프로그래밍(파이썬)

__7.1. 토픽

__7.2. 토픽 퍼블리셔 코드

__7.3. 토픽 서브스크라이버 코드

__7.4. 노드 실행 코드

8장 서비스 프로그래밍(파이썬)

__8.1. 서비스

__8.2. 서비스 서버 코드

__8.3. 서비스 클라이언트 코드

__8.4. 노드 실행 코드

9장 액션 프로그래밍(파이썬)

__9.1. 액션

__9.2. 액션 서버 코드

__9.3. 액션 클라이언트 코드

__9.4. 노드 실행 코드

10장 파라미터 프로그래밍(파이썬)

__10.1. 파라미터

__10.2. 파라미터 설정

__10.3. 파라미터 사용 방법(CLI)

__10.4. 파라미터 사용 방법(서비스 클라이언트)

__10.5. 기본 파라미터 설정 방법

11장 실행 인자 프로그래밍(파이썬)

__11.1. 실행 인자

__11.2. ROS 2에서의 실행 인자 처리

__11.3. 실행 인자의 구문 해석

__12장 ROS 2 패키지 설계(C++)

__12.1. 패키지 설계

__12.2. 노드 작성

__12.3. 패키지 설정 파일(package.xml)

__12.4. 빌드 설정 파일(CMakeLists.txt)

__12.5. 소스코드 내려받기 및 빌드

__12.6. 실행

13장 토픽 프로그래밍(C++)

__13.1. 토픽

__13.2. 토픽 퍼블리셔 코드

__13.3. 토픽 서브스크라이버 코드

__13.4. 노드 실행 코드

14장 서비스 프로그래밍(C++)

__14.1. 서비스

__14.2. 서비스 서버 코드

__14.3. 서비스 클라이언트 코드

__14.4. 노드 실행 코드

15장 액션 프로그래밍(C++)

__15.1. 액션

__15.2. 액션 서버 코드

__15.3. 액션 클라이언트 코드

__15.4. 노드 실행 코드

16장 파라미터 프로그래밍(C++)

__16.1. 파라미터

__16.2. 파라미터 서버와 초기화

__16.3. 파라미터 클라이언트

17장 실행 인자 프로그래밍(C++)

__17.1. 실행 인자

__17.2. 실행 인자 코드

__17.3. ROS 2 파라미터와 실행 인자

18장 런치 프로그래밍(파이썬, C++)

__18.1. ROS 2 Launch System

__18.2. launch 작성

__18.3. 패키지 빌드



3부 ROS 2 심화 프로그래밍

1장 Logging

__1.1. 로그(Log)

__1.2. 로그 설정

__1.3. 예제 코드

2장 ROS 2 CLI

__2.1. ROS 2 CLI

__2.2. ROS 2 CLI 실습

__2.3. ROS 2 CLI의 빠른 실행

__2.4. CLI 명령어에서 ROS arguments 사용하기

__2.5. 신규 ROS 2 CLI 작성 방법

3장 Intra-process communication

__3.1. ROS Node와 Nodelets

__3.2. Intra-proces communication

__3.3. 데모 코드

4장 QoS

__4.1. QoS(Quality of Service)

__4.2. Topic, Service, Action의 QoS 설정

__4.3. QoS 실습

__4.4. 유용한 QoS 예제

5장 Component

__5.1. 정적 링킹과 동적 링킹

__5.2. 동적 로딩과 ROS 2 Component

__5.3. 데모 코드

__5.4. 실행 방법

6장 RQt plugin

__6.1. RQt

__6.2. RQt 플러그인(RQt plugin)

__6.3. RQt 개발환경

__6.4. RQt 플러그인 작성 순서

__6.5. RQt 예제의 구성

__6.6. RQt 예제 UI 살펴보기

__6.7. RQt 예제 설정 파일 살펴보기

__6.8. RQt 예제 소스코드 살펴보기

__6.9. RQt 플러그인 예제 실행

__6.10. 다른 노드와 RQt 플러그인 연동 예제 실행

7장 Lifecycle

__7.1. 노드 관리

__7.2. Lifecycle

__7.3. 데모 코드

8장 Security

__8.1. ROS 2의 보안(Security)

__8.2. SROS2(Secure Robot Operating System 2)

__8.3. ROS 2의 인증, 액세스 제어, 암호화 기능

__8.4. 보안 vs 성능

__8.5. ROS 2 Robotic Systems Threat Model

9장 Real-time

__9.1. Real-time의 정의

__9.2. Real-time에 대한 배경 지식

__9.3. ROS 2 Real-time

__9.4. 데모 코드

표윤석 저자 표윤석은 로보티즈 연구원으로 서비스 로봇을 위한 로봇 시스템을 연구개발 중이다. 로봇은 우리에게 무엇인가에 대해 항상 고민하며 우리 생활에 더 가까이 갈 수 있도록 노력하고 있다.

광운대학교 전자공학과 학부 졸업 후 한국과학기술연구원에서 근무했었고 일본 큐슈대학에서 정보지능공학을 전공으로 석사와 박사학위를 받았다.

2011년 ROS 1 Diamondback 버전부터 ROS를 사용하기 시작하여 지금의 ROS 2까지 10여 년간의 ROS 개발 경험을 가지고 있으며 ROS 공식 로봇 플랫폼인 TurtleBot3를 개발하여 ROS 보급에 앞장섰다. 2018년부터 2019년도에 걸쳐서 ROS 2 TSC(Technical Steering Committee) 멤버로 활동했고, 한국로봇산업진흥원 산업인력양성 강사로 4년간 활동하며 재직자 대상으로 ROS 교육을 진행했다. 2011년부터 꾸준히 ROS 강좌를 온라인에서 연재하고 있으며, 한국어, 일본어, 중국어, 영어로 ROS 관련 서적을 다수 저술했다.

로봇에 대한 꿈을 가진 이들과 함께 이야기 나누는 것을 즐기며 오픈 로보틱스를 지향하는 '오픈소스 로봇기술 공유 커뮤니티(오로카)'에서 공개강좌와 공개 프로젝트를 진행하고 있다. 항상 일을 벌이는 것을 즐기기에 커뮤니티에서 로봇 및 ROS 관련 강연, 세미나, 튜토리얼, 전시회 등을 기획하는데 이 책의 독자들을 꼭 어디선가 볼 수 있기를 기대해본다.