Installing ROS2 humble [Ubuntu 22.04]

ROS와 ROS 2

• ROS 2 Foxy는 더 이상 테스트되거나 지원되지 않는다. 이로 인해 ROS 2 Foxy를 Isaac Sim 4.2 이상과 함께 사용할 경우 잠재적인 문제가 발생할 수 있다.
• Omniverse Isaac Sim에서 생성된 합성 데이터를 추출하고 조작하고 이를 ROS 애플리케이션에 게시하는 과정
• Isaac Sim에서 ROS/ROS2 Bridge를 활성화하고 실행하는 워크플로가 최신 Isaac Sim 릴리스에서 변경되었다.

⇒ 나는 Ubuntu 22.04 를 사용중이므로 ROS 2의 Humble 를 설치할 것이다.

 

 

💡Isaac Sim ROS Bridge란?

• Isaac Sim과 ROS (Robot Operating System) 시스템 간의 연결을 제공
• 이 브리지는 Isaac Sim의 시뮬레이션 환경과 ROS 간의 메시지 교환을 가능하게 해준다.

⇒ 즉, Isaac Sim 내에서 발생하는 로봇의 상태나 센서 데이터를 ROS 환경으로 전송하고, ROS에서 제어 명령을 Isaac Sim으로 전달하는 역할

• ROS 2 Humble: ROS 2의 최신 LTS 버전. ROS 2의 기능과 성능 개선된 버전으로, 특히 실시간 처리와 보안 기능이 강조
• ROS Noetic: ROS 1의 마지막 LTS 버전으로, ROS 1 환경에서 로봇 소프트웨어를 개발할 때 사용
•  

1. 네이티브 ROS 실행

환경

• Ubuntu 22.04
• Isaac Sim은 Python3.10과 함께 제공
• env ROS_DISTRO변수는 ROS 2가 소스인지와 어떤 배포판을 사용할지 결정하는 데 사용
  • 이 변수가 설정되지 않은 경우 내부 ROS 2 배포판 빌드가 사용
• 적절한 ROS 2 백엔드는 소스된 ROS 배포판에 따라 동적으로 로드

⚠️Isaac Sim 실행 전에 ROS 2 환경을 소싱

Isaac Sim과 ROS 2를 연동하여 사용할 때, ROS 2 환경을 먼저 설정하고 나서 Isaac Sim을 실행해야 한다.
소싱은 ROS 2 설치 경로에 있는 설정 파일을 실행하여, ROS 2 관련 환경 변수들을 시스템에 설정하는 과정을 말한다.
만약 매번 source 명령어를 실행하는 것이 번거롭다면, ROS 2를 활성화하는 명령어를 ~/.bashrc 파일에 추가할 수 있다. ~/.bashrc는 터미널을 열 때마다 자동으로 실행되는 설정 파일이다.

1. 공식 웹사이트의 지침에 따라 ROS 2를 다운로드
2. (선택 사항) ROS 2 Bridge의 일부 메시지 유형(바운딩 박스 게시에 사용되는 Detection2DArray 및 Detection3DArray)은 vision_msgs_package 에 따라 달라진다 . 아래 명령을 실행하여 시스템에 패키지를 설치합니다. vision_msgs 게시자를 실행할 필요가 없으면 이 단계를 건너뛸 수 있다. 
   • sudo apt install ros-humble-vision-msgs
3. (선택 사항) ROS 2 Bridge의 일부 메시지 유형(AckermannDriveStamped는 Ackermann 스티어링 명령에 대한 게시 및 구독에 사용됨)은 ackermann_msgs_package 에 따라 달라 진다. 아래 명령을 실행하여 시스템에 패키지를 설치. ackermann_msgs publishers/subscribers를 실행할 필요가 없으면 이 단계를 건너뛸 수 있다. 
   
   • sudo apt install ros-humble-ackermann-msgs
4. ROS 환경이 터미널이나 ~/.bashrc파일에서 소싱되었는지 확인. 이 단계는 매번 수행해야 하며 ROS 명령을 사용하거나 Isaac Sim을 실행하기 전에 수행. 
   • source /opt/ros/humble/setup.bash

 

 

1-1. 공식 웹사이트의 지침에 따라 ROS 2를 다운로드

https://docs.ros.org/en/humble/Installation/Ubuntu-Install-Debs.html

로케일 설정

UTF-8 문자 인코딩을 사용하도록 로케일(locale)을 설정한다.

locale  # check for UTF-8

sudo apt update && sudo apt install locales
sudo locale-gen en_US en_US.UTF-8
sudo update-locale LC_ALL=en_US.UTF-8 LANG=en_US.UTF-8
export LANG=en_US.UTF-8

locale  # verify settings

[결과]

Setup Sources

시스템에 ROS 2 apt 저장소를 추가해야한다.

ROS 2를 설치하려면 Ubuntu Universe 리포지토리가 활성화되어 있어야한다.

❓Ubuntu Universe 리포지토리란?

Ubuntu에서 제공하는 다양한 소프트웨어 패키지를 포함하는 리포지토리 중 하나이다. Universe 리포지토리는 커뮤니티에서 관리하는 소프트웨어 패키지를 포함하며, ROS (Robot Operating System), ffmpeg, VLC, GIMP 등과 같은 많은 오픈 소스 소프트웨어가 이 리포지토리에 포함된다.

 

sudo apt install software-properties-common # add-apt-repository 명령어를 사용할 수 있게 해주는 도구
sudo add-apt-repository universe #  Universe 리포지토리를 추가

 

ROS 2 패키지의 GPG 키를 설치하여 ROS 패키지가 신뢰할 수 있는 패키지임을 확인한다. GPG 키는 패키지의 진위를 확인하는 데 사용된다.

sudo apt update && sudo apt install curl -y
# ROS의 GPG 키를 다운로드 ->  다운로드한 키를 지정된 위치에 저장
sudo curl -sSL <https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.key> -o /usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg 

 

ROS 2의 apt 리포지토리를 시스템의 패키지 소스 목록에 추가한다.

echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg] <http://packages.ros.org/ros2/ubuntu> $(. /etc/os-release && echo $UBUNTU_CODENAME) main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ros2.list > /dev/null

 

이렇게 하면 apt 명령어를 사용하여 ROS 2 패키지를 설치할 수 있다.

저장소를 설정한 후 apt 저장소 캐시를 업데이트한다.

sudo apt update

 

ROS 2를 설치하기 전에 시스템이 최신 상태인지 확인한다. apt upgrade 명령어로 시스템의 모든 패키지를 최신 버전으로 업그레이드한다.

sudo apt upgrade

 

⚠️주의

Ubuntu 22.04의 초기 업데이트로 인해 ROS 2를 설치하기 전에 및 관련 패키지를 업데이트하는 것이 중요하다. udev업그레이드하지 않고 새로 설치한 시스템에 ROS 2 종속성을 설치하면 중요한 시스템 패키지가 제거 될 수 있다 .

 

그리고 다음 세가지 패키지를 설치한다.

 

1. 데스크톱 설치(권장): ROS, RViz, 데모, 튜토리얼.

```

sudo apt install ros-humble-desktop

```

2. ROS-Base 설치(Bare Bones): 통신 라이브러리, 메시지 패키지, 명령줄 도구. GUI 도구 없음.

```

sudo apt install ros-humble-ros-base

```

3. ROS 패키지를 빌드하기 위한 컴파일러 및 기타 도구

```

sudo apt install ros-dev-tools

```

Environment setup

ROS 2를 설치하고 나면, ROS 2 환경을 올바르게 설정하기 위해 환경 설정 스크립트를 소싱해야한다. 이 과정을 통해 ROS 2 관련 명령어 및 도구들을 사용할 수 있게된다.

 

1.1. ROS 2 환경 설정 스크립트 소싱 이를 위해 아래 명령어를 터미널에 입력하여 환경 설정 파일을 소싱한다.

source /opt/ros/humble/setup.bash

 

source 명령어는 셸 스크립트나 파일을 현재 셸 환경에서 실행하는 데 사용된다. 이를 통해 해당 스크립트가 설정하는 환경 변수나 설정을 현재 셸 세션에 적용할 수 있다. 이는 새로운 프로세스를 생성하지 않고, 현재 셸에서 바로 실행되기 때문에 해당 셸 환경에 즉시 영향을 미친다.

 

1.2. 자동화 방법: .bashrc에 추가 매번 터미널을 열 때마다 source /opt/ros/humble/setup.bash 명령어를 입력하는 대신, ~/.bashrc 파일에 해당 명령어를 추가하여 자동으로 실행되게 할 수 있다.

echo "source /opt/ros/humble/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

 

예제 실행 (Talker-Listener) 테스트

 

talker는 메시지를 발행(publish) 하고, listener는 그 메시지를 수신(subscribe) 하는 프로그램이다.

1. C++로 Talker 실행

ros2 run demo_nodes_cpp talker

2. Python으로 Listener 실행

ros2 run demo_nodes_py listener

 

[결과]

talker에서는 메시지를 발행하는 로그가 출력된다. listener는 talker가 발행하는 메시지를 실시간으로 수신하며, 수신된 메시지를 I heard: [메시지 내용] 형식으로 출력한다.

1-2. vision_msgs 패키지( 선택 )

vision_msgs 패키지는 비전 관련 메시지를 정의하는 패키지로, 예를 들어 Detection2DArray나 Detection3DArray와 같은 메시지 유형을 포함한다.

이 메시지들은 객체 탐지나 비전 관련 데이터를 처리하는 데 사용된다.

sudo apt install ros-humble-vision-msgs

1-3. ackermann_msgs 패키지

ackermann_msgs 패키지는 Ackermann 조향 명령을 위한 메시지 유형을 정의한다.

이 패키지에서 정의하는 AckermannDriveStamped 메시지는 자율 주행 시스템에서 차량 제어 명령(예: 스티어링 명령-차량의 조향 방향)을 처리하는 데 사용된다.

sudo apt install ros-humble-ackermann-msgs

제거

바이너리에서 이미 설치한 후 ROS 2를 제거하거나 소스 기반 설치로 전환해야 하는 경우 다음 명령을 실행한다.

sudo apt remove ~nros-humble-* && sudo apt autoremove

 

저장소를 제거할 수도 있다.

sudo rm /etc/apt/sources.list.d/ros2.list
sudo apt update
sudo apt autoremove
*# Consider upgrading for packages previously shadowed.*
sudo apt upgrade

2. ROS Bridge Extension 활성화

선택적으로 Cyclone DDS로 Isaac Sim을 실행하는 단계를 따른다.

Isaac Sim과 ROS 2를 연결할 때 중요한 설정을 포함한다.

2-1. Fast DDS 설정

ROS 2 브리지를 사용하려면 Isaac Sim을 실행하기 전에 ROS 2 메시지를 전달할 모든 터미널 에서 Fast DDS 미들웨어를 설정해야한다. Fast DDS는 DDS(Data Distribution Service) 구현체로, ROS 2에서 통신을 위한 기본 미들웨어로 사용된다.

fastdds.xml 파일은 DDS의 설정을 정의한다. 이 파일에는 UDP 기반의 통신 설정이 포함되어 있으며, ROS 2와의 통신을 설정하는 데 필요하다.

ROS 2 작업공간을 사용하고 있다면, fastdds.xml 파일은 이미 작업공간의 루트 폴더에 있을 것이다. 예를 들어, ROS 2 작업공간이 ros2_ws라면, ros2_ws 디렉토리 내부에 fastdds.xml 파일이 위치해야한다.

따라서 먼저 ROS 2 작업공간을 만들어준다.

 

 

🏠ROS 2 작업공간이란?

ROS 2 패키지를 관리하고 개발하는 디렉토리 구조를 말한다.
쉽게 말하면, ROS 2의 개발 환경을 위한 폴더이다. ROS 2 작업공간은 ROS 2의 패키지와 의존성을 관리하고, 패키지들을 빌드하고 실행하는 역할을 한다.

my_ros2_ws/            # 작업공간 루트 디렉토리
├── src/               # 소스 디렉토리 (개발 중인 ROS 2 패키지)
│   ├── my_robot_control/
│   ├── sensor_driver/
│   └── demo_nodes_cpp/
├── build/             # 빌드 디렉토리 (컴파일 중간 파일)
├── install/           # 설치된 패키지 (빌드 후 실행 가능한 파일)
└── log/               # 로그 디렉토리 (빌드 및 실행 로그)​​

 

🛠Isaac Sim ROS 2 작업공간을 설정하는 방법

IsaacSim에서 ROS 2 작업공간을 사용하려면 ROS 2 작업공간을 빌드해야 한다.

 

1. 가장 먼저, 다음 레포지토리에서 베이스 패키지를 다운로드한다. https://github.com/isaac-sim/IsaacSim-ros\_workspaces

2. ROS 2 작업 공간을 빌드하려면 추가 패키지를 설치해야한다.

# For rosdep install command
sudo apt install python3-rosdep python3-rosinstall python3-rosinstall-generator python3-wstool build-essential
# For colcon build command
sudo apt install python3-colcon-common-extensions​

3. 네이티브 ROS 2가 소싱되었는지 확인한다.
4. 다음 명령을 실행하여ROS 2 작업공간에서 패키지를 빌드하기 전에, 해당 패키지가 필요로 하는 의존성(dependencies)을 자동으로 설치한다.

cd humble_ws
rosdep install -i --from-path src --rosdistro humble -y

 

최초 설치시에는 다음과 같은 ERROR 가 뜨는데 당황하지 말고 초기화를 해주면 된다.

 

4. 작업 공간 구축

colcon build 명령을 사용하여 ROS 2를 빌드한다. 빌드하면 루트 디렉토리 아래에 새로운 build, install, log디렉토리가 생성된다.

colcon build

 

5. 내장된 ROS 2 패키지를 사용

이 작업 공간 내에 내장된 ROS 2 패키지를 사용하려면 새 터미널을 열고 다음 명령을 사용하여 작업 공간을 소싱한다.

source /opt/ros/humble/setup.bash
cd humble_ws
source install/local_setup.bash

 

FASTRTPS_DEFAULT_PROFILES_FILE 환경 변수를 설정하여 해당 설정 파일을 지정할 수 있다.

# ROS 2 작업공간 경로에 맞게 수정
export FASTRTPS_DEFAULT_PROFILES_FILE=<path_to_ros2_ws>/fastdds.xml

 

여기서 <path_to_ros2_ws>는 실제 작업공간의 경로로 바꿔야한다.

 

예를 들어, 작업공간이 /home/ubuntu/ros2_ws에 있다면, 경로는 /home/ubuntu/ros2_ws/fastdds.xml로 지정된다.

나 같은 경우는 작업공간이 /home/ubuntu/humble_ws에 있으므로 다음과 같이 경로를 바꾸어 준다.

 

export FASTRTPS_DEFAULT_PROFILES_FILE=/home/ubuntu/humble_ws/fastdds.xml

 

Nucleus Launcher에서 Isaac Sim을 실행할 때 "Extra Args"에서도 설정해야한다.

2-2 ROS_DOMAIN_ID 설정 (선택 사항)

ROS_DOMAIN_ID는 ROS 2 시스템에서 DDS 통신을 위한 도메인 ID를 지정하는 환경 변수이다. 여러 시스템이 같은 네트워크에서 ROS 2 메시지를 서로 충돌 없이 처리하려면, 각 시스템에 고유한 ROS_DOMAIN_ID를 지정해야 할 수 있다.

이는 선택 사항이지만, 여러 개의 ROS 2 시스템이 동일한 네트워크에서 독립적으로 작동하도록 할 때 유용하다.

# 원하는 도메인 ID로 설정
export ROS_DOMAIN_ID=<id_number>

2-3 확장 기능 활성화

ROS 2 브리지를 활성화하려면, 확장 관리자 메뉴에서 "확장"으로 이동하여 ROS 2 브리지를 검색한다. 확장 탭은 windows → extensions 에 있다.

이때 주의할 점은 한 번에 하나의 브리지만 활성화할 수 있다.

Isaac Sim을 실행하기 전에 ROS 2를 소싱해야 한다는 점이 매우 중요하다.

"소싱"은 특정 환경을 설정하는 과정으로, ROS 2의 환경 변수와 라이브러리 경로를 활성화하는 작업이다.

 

[결과]

 

ROS 2 브리지와 라이브러리

 

ROS 2 브리지는 Isaac Sim이 실행될 때 소싱된 ROS 2 설치에서 라이브러리를 로드한다. Isaac Sim을 실행할 때 ROS 2 버전을 명시적으로 선택하거나, ROS 2가 소싱되지 않으면 미리 패키징된 Humble 버전의 라이브러리가 로드된다.

3. ROS 토픽에 대한 게시 및 구독을 시작

ROS Bridge를 활성화한 후, ROS 토픽에 대해 publish 및 subscribe 작업을 시작할 수 있다. ROS 튜토리얼을 학습하는 것을 권장하며, 이를 완료하려면 Isaac Sim ROS 워크스페이스를 먼저 설정해야 한다.

 

1. 로컬에 ROS가 설치된 경우:

• Ubuntu 22.04에서는 Isaac Sim ROS 워크스페이스를 설정하기 위한 지침을 따를 수 있다.
• Ubuntu 20.04에서는 Python 3.10과 함께 Isaac Sim ROS 워크스페이스를 빌드해야 한다.

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2. 로컬에 ROS가 설치되지 않은 경우:

• Linux에서는 컨테이너를 이용해 Isaac Sim ROS 워크스페이스를 실행하고 빌드하는 지침을 따른다.
• Windows 10 및 11에서는 현재 이 옵션이 지원되지 않는다. 모든 ROS 2 설치는 Ubuntu 22.04의 WSL2를 통해 네이티브로 실행해야 한다.