ROS 2 Foxy 설치 & VS code 기본 설정

책 ROS 2로 시작하는 로봇 프로그래밍 내용을 기반으로 정리함.

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ROS 2 Foxy Fitzroy를 쓰기 위해 Ubuntu 20.04를 기본 운영 체제로 준비해야 한다. Linux Mint 20.x - Cinnamon (64-bit)를 설치해도 된다. Ubuntu나 Linux는 인터넷을 조금만 찾아보면 설치하기 쉬우니 설명은 생략한다.

나는 Ubuntu 20.04.6 LTS (Focal Fossa)를 기반으로 ROS 2를 설치했다.

• Ubuntu 20.04.6 LTS 설치 링크
• 참고로, Ubuntu 기본 언어는 English로 설정하는 것을 추천한다.

이 포스트에서는 복사 붙여넣기로 빠르게 설치할 수 있도록 터미널에 입력할 명령어만 정리해두었다.

1. ROS 2 Foxy 설치

(1) 지역 설정

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

(2) 소스 설정

sudo apt update && sudo apt install curl gnupg2 lsb-release

sudo curl -sSL https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.key  -o /usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg

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

(3) ROS 2 패키지 설치

sudo apt update

sudo apt install ros-foxy-desktop ros-foxy-rmw-fastrtps* ros-foxy-rmw-cyclonedds*

이 과정이 좀 오래 걸린다. 나는 30분 정도 걸렸다.

(4) ROS 2 패키지 설치 확인

잘 설치되었다면 아래와 같이 두 터미널 창에서 기본적인 publish와 subscribe 동작을 확인할 수 있다.

(아래 내용을 전부 붙여 넣는 것이 아니다!!)

$ source /opt/ros/foxy/setup.bash
$ ros2 run demo_nodes_cpp talker
[INFO] [1612912263.574031946] [talker]: Publishing: 'Hello World: 1'
[INFO] [1612912264.574010597] [talker]: Publishing: 'Hello World: 2'
[INFO] [1612912265.574381893] [talker]: Publishing: 'Hello World: 3'
[INFO] [1612912266.574508130] [talker]: Publishing: 'Hello World: 4'
[INFO] [1612912267.574615200] [talker]: Publishing: 'Hello World: 5'
[INFO] [1612912268.574767202] [talker]: Publishing: 'Hello World: 6'
[INFO] [1612912269.574953419] [talker]: Publishing: 'Hello World: 7'
...

$ source /opt/ros/foxy/setup.bash
$ ros2 run demo_nodes_py listener
[INFO] [1612912265.593335793] [listener]: I heard: [Hello World: 3]
[INFO] [1612912266.576514520] [listener]: I heard: [Hello World: 4]
[INFO] [1612912267.576780341] [listener]: I heard: [Hello World: 5]
[INFO] [1612912268.576769156] [listener]: I heard: [Hello World: 6]
[INFO] [1612912269.577142775] [listener]: I heard: [Hello World: 7]
...

2. ROS 개발 툴 설치

ROS 2를 이용한 로봇 개발에 필수인 소프트웨어들을 설치해주자.

sudo apt update && sudo apt install -y \
build-essential \
cmake \
git \
libbullet-dev \
python3-colcon-common-extensions \
python3-flake8 \
python3-pip \
python3-pytest-cov \
python3-rosdep \
python3-setuptools \
python3-vcstool \
wget

python3 -m pip install -U \
argcomplete \
flake8-blind-except \
flake8-builtins \
flake8-class-newline \
flake8-comprehensions \
flake8-deprecated \
flake8-docstrings \
flake8-import-order \
flake8-quotes \
pytest-repeat \
pytest-rerunfailures \
pytest

sudo apt install --no-install-recommends -y \
libasio-dev \
libtinyxml2-dev \
libcunit1-dev

3. ROS 2 빌드 테스트

ROS 2 Foxy Fitzory 설치를 마쳤으면 아래와 같이 workspace 폴더를 생성한 후 빌드해보자. 폴더 이름은 ‘robot_ws’처럼 보통 원하는 이름 뒤에 ‘_ws’를 붙인다. 이 workspace에는 패키지가 하나도 없기에 무엇을 빌드하는 것이 아닌 빌드가 문제없이 잘 되는지 확인하는 과정이다.

source /opt/ros/foxy/setup.bash

mkdir -p ~/robot_ws/src

cd ~/robot_ws/

colcon build --symlink-install

위 과정대로 진행하여 빌드에 오류가 없었다면 workspace의 하위 폴더로 src, build, install, log 폴더가 생성되었을 것이다.

4. Run commands 설정

ROS 2의 명령어를 실행하기 전에 항상 터미널에 ‘source /opt/ros/foxy/setup.bash’를 입력해서 setup.bash 환경 설정을 적용해야 한다. 1. ROS 2 Foxy 설치의 (4) ROS 2 패키지 설치 확인에서도 이를 실행했었다. 매번 setup.bash의 환경 설정을 불러와주기 귀찮으니 아래와 같이 Run commands들을 모아두는 bashrc 파일에 alias, source, export를 설정해두자. 그러면 새 터미널 창을 열 때마다 자동으로 환경 설정이 적용된다.

원하는 편집기(nano, vim, xed 등)으로 bashrc 파일을 열어서 파일의 맨 아래에 아래 내용을 추가해주자.

nano ~/.bashrc

source /opt/ros/foxy/setup.bash
source ~/robot_ws/install/local_setup.bash

source /usr/share/colcon_argcomplete/hook/colcon-argcomplete.bash
source /usr/share/vcstool-completion/vcs.bash
source /usr/share/colcon_cd/function/colcon_cd.sh
export _colcon_cd_root=~/robot_ws

export ROS_DOMAIN_ID=7
export ROS_NAMESPACE=robot1

export RMW_IMPLEMENTATION=rmw_fastrtps_cpp
# export RMW_IMPLEMENTATION=rmw_connext_cpp
# export RMW_IMPLEMENTATION=rmw_cyclonedds_cpp
# export RMW_IMPLEMENTATION=rmw_gurumdds_cpp

# export RCUTILS_CONSOLE_OUTPUT_FORMAT='[{severity} {time}] [{name}]: {message} ({function_name}() at {file_name}:{line_number})'
export RCUTILS_CONSOLE_OUTPUT_FORMAT='[{severity}]: {message}'
export RCUTILS_COLORIZED_OUTPUT=1
export RCUTILS_LOGGING_USE_STDOUT=0
export RCUTILS_LOGGING_BUFFERED_STREAM=1

alias cw='cd ~/robot_ws'
alias cs='cd ~/robot_ws/src'
alias ccd='colcon_cd'

alias cb='cd ~/robot_ws && colcon build --symlink-install'
alias cbs='colcon build --symlink-install'
alias cbp='colcon build --symlink-install --packages-select'
alias cbu='colcon build --symlink-install --packages-up-to'
alias ct='colcon test'
alias ctp='colcon test --packages-select'
alias ctr='colcon test-result'

alias rt='ros2 topic list'
alias re='ros2 topic echo'
alias rn='ros2 node list'

alias killgazebo='killall -9 gazebo & killall -9 gzserver  & killall -9 gzclient'

alias af='ament_flake8'
alias ac='ament_cpplint'

alias testpub='ros2 run demo_nodes_cpp talker'
alias testsub='ros2 run demo_nodes_cpp listener'
alias testpubimg='ros2 run image_tools cam2image'
alias testsubimg='ros2 run image_tools showimage'

5. 통합 개발 환경(IDE) 설치

여기까지 했으면 ROS 2를 이용해 개발을 시작할 수 있다. 개발의 편의성을 위해 통합 개발 환경(IDE)도 필요한데, 보통 Visual Studio Code를 추천한다. ROS를 지원하는 IDE 중 QtCreator도 있는데, QtCreator는 ROS 2의 RQt의 Plugin 개발에 UI 작성할 때, 편리하기에 서브로 사용하면 좋다.

(1) 설치

아래 링크에서 ‘.deb’ 데비안 설치 파일을 다운로드해서 설치하자.

• https://code.visualstudio.com/Download

(2) 실행

터미널에 ‘code’를 입력해 실행할 수 있다.

code

(3) 유용한 Extensions 설치

왼쪽 바의 Extensions에 들어가서(단축키 ‘Ctrl + Shift + x’) 설치할 수 있다.

• C/C++/Python Extensions (VS Code Extensions for C++ and Python)

이름	설명
C/C++	C/C++ IntelliSense, 디버깅 및 코드 검색
CMake	CMake 언어 지원
CMake Tools	CMake 언어 지원 및 다양한 툴
Python	린팅, 디버깅, IntelliSense, 코드 서식 지정, 리팩토링, 단위 테스트 등

• ROS Extensions (VS Code Extensions for ROS, URDF, Colcon)

이름	설명
ROS	ROS 개발 지원
URDF	URDF/xacro 지원
Colcon Tasks	Colcon 명령어를 위한 VSCode Task

• File Format Extensions (VS Code Extensions for XML, YAML, Markdown)

이름	설명
XML Tools	XML, XQuery, XPath 지원
YAML	YAML 지원
Markdown All in One	Markdown 지원

• 유용한 Extensions (VS Code Extensions for Etc.)

이름	설명
Trailing Spaces	의미 없이 사용된 공백의 스페이스 문자 강조
EOF Mark	[EOF]이 없이 끝난 파일에 [EOF] 문자 추가
Better Comments	alert, informational, TODO 등의 코멘트 강화 기능

VS Code Extensions에는 다른 신기하고 유용한 것들이 많으니 직접 찾아서 추가해도 좋다.

(4) 워크스페이스 설정(VS Code 폴더 설정)

• “File” - “Add Folder to Workspace…” 메뉴 선택
• “robot_ws” 폴더 선택

(5) VS Code 개발 환경 설정

이 설정 과정에서 settings.json / c_cpp_properties.json / tasks.json / launch.json 파일들을 생성할 것이다. 파일 경로는 아래와 같다. 참고로 이름에 ‘.’이 접두어로 붙은 폴더 및 파일은 숨겨져 있는 폴더나 파일이다.

참고로 라이브러리(탐색기? GUI?)에서는 ‘Ctrl + h’ 단축키로 숨김 폴더 및 파일을 볼 수 있다. 터미널에서는 ls만 해서는 숨김 폴더가 안 뜨고, ls -a를 입력하면 숨김 폴더도 같이 뜬다.

~/.config/Code/User/settings.json

~/robot_ws/.vscode/c_cpp_properties.json

~/robot_ws/.vscode/tasks.json

~/robot_ws/.vscode/launch.json

User settings 설정

settings.json 파일은 VSCode에서 사용자 맞춤형 글로벌 환경 설정을 지정하는 파일로, 여기서 지정된 설정은 모든 작업 공간에 걸쳐 동일하게 적용된다. 예를 들어, 미니맵 표시 여부, 세로 제한 줄 표시, 탭 크기 등을 설정할 수 있다.

ROS 관련 설정으로는 주요하게 세 가지가 있다. 첫째, “ros.distro”: “foxy”와 같이 ‘ms-iot.vscode-ros’ 확장팩에서 ROS 배포 버전을 지정한다. 둘째, “colcon.provideTasks”: true와 같이 ‘deitry.colcon-helper’에서 colcon 지원 Task를 사용할 수 있도록 설정한다. 셋째, files.associations를 통해 *.repos, *.world, *.xacro 같은 확장자를 ROS 전용 파일로 인식하도록 파일 형식을 명시해준다.

~/.config/Code/User/ 에 settings.json을 만들고, 다음과 같이 설정하면 된다.

~/.config/Code/User/settings.json

{
  "cmake.configureOnOpen": false,
  "editor.minimap.enabled": false,
  "editor.mouseWheelZoom": true,
  "editor.renderControlCharacters": true,
  "editor.rulers": [100],
  "editor.tabSize": 2,
  "files.associations": {
    "*.repos": "yaml",
    "*.world": "xml",
    "*.xacro": "xml"
  },
  "files.insertFinalNewline": true,
  "files.trimTrailingWhitespace": true,
  "terminal.integrated.scrollback": 1000000,
  "workbench.iconTheme": "vscode-icons",
  "workbench.editor.pinnedTabSizing": "compact",
  "ros.distro": "foxy",
  "colcon.provideTasks": true
}

C/C++ properties 설정

~/robot_ws/.vscode/c_cpp_properties.json

{
  "configurations": [
    {
      "name": "Linux",
      "includePath": [
        "${default}",
        "${workspaceFolder}/**",
        "/opt/ros/foxy/include/**"
      ],
      "defines": [],
      "compilerPath": "/usr/bin/g++",
      "cStandard": "c99",
      "cppStandard": "c++14",
      "intelliSenseMode": "linux-gcc-x64"
    }
  ],
  "version": 4
}

만약 robot_ws 폴더에 .vscode 폴더가 나타나지 않는다면, VS Code에서 ‘Ctrl + Shift + p”를 누르고, “Developer: Reload Window 검색 후 클릭”을 해보자.

Tasks 설정

VSCode에는 외부 프로그램을 Command Line Interface(CLI)를 통해 연동할 수 있는 기능이 있으며, 이를 Task라고 부른다. 기본적으로 텍스트 에디터 기능을 제공하는 VSCode가 다양한 기능을 수행하고 쉽게 확장 가능하게 된 이유도 이 Task 기능 덕분이다.

아래의 내용은 ROS 2에서 빌드할 때 사용되는 colcon과 관려한 build, test, clean 작업을 Task로 만들었다. 이를 통해 VScode에서 Ctrl + Shift + b로 빌드할 수 있고, Ctrl + Shift + p > Tasks: Run Task > ‘지정한 Task 선택’ 할 수도 있다.

~/robot_ws/.vscode/tasks.json

{
  "version": "2.0.0",
  "tasks": [
    {
      "label": "colcon: build",
      "type": "shell",
      "command": "colcon build --cmake-args '-DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug'",
      "problemMatcher": [],
      "group": {
        "kind": "build",
        "isDefault": true
      }
    },
    {
      "label": "colcon: test",
      "type": "shell",
      "command": "colcon test && colcon test-result"
    },
    {
      "label": "colcon: clean",
      "type": "shell",
      "command": "rm -rf build install log"

    }
  ]
}

Launch 설정

VS Code에서의 Launch는 ‘Run and Debug’ (Ctrl + Shift + d)에서 사용되는 실행 명령어로 언어별, 디버거별로 설정이 가능하고, 디버깅을 시작하기 전에 수행할 Task나 콘솔 설정도 세부 옵션에서 조정할 수 있다.

여기서는 ROS 2 환경에서 주로 사용하는 Python과 C++ 언어에 맞춰 VSCode 디버깅 툴을 설정했다. C++은 GDB를, Python은 debugpy를 사용하며, Python은 별도의 빌드 과정 없이 바로 디버깅이 가능하도록 설정했다. 반면 C++은 GDB를 실행하기 전에 colcon build를 먼저 수행하도록 구성했다.

~/robot_ws/.vscode/launch.json

{
  "version": "0.2.0",
  "configurations": [
    {
      "name": "Debug-rclpy(debugpy)",
      "type": "python",
      "request": "launch",
      "program": "${file}",
      "console": "integratedTerminal"
    },
    {
      "name": "Debug-rclcpp(gbd)",
      "type": "cppdbg",
      "request": "launch",
      "program": "${workspaceFolder}/install/${input:package}/lib/${input:package}/${input:node}",
      "args": [],
      "preLaunchTask": "colcon: build",
      "stopAtEntry": true,
      "cwd": "${workspaceFolder}",
      "externalConsole": false,
      "MIMode": "gdb",
      "setupCommands": [
        {
          "description": "Enable pretty-printing for gdb",
          "text": "-enable-pretty-printing",
          "ignoreFailures": true
        }
      ]
    }
  ],
  "inputs": [
    {
      "id": "package",
      "type": "promptString",
      "description": "package name",
      "default": "topic_service_action_rclcpp_example"
    },
    {
      "id": "node",
      "type": "promptString",
      "description": "node name",
      "default": "argument"
    }
  ]
}

빌드

‘Ctrl + Shift + b’ 로 빌드를 진행할 수 있다.

디버깅

rclcpp

• Run and Debug (Ctrl + Shift + d)로 이동

• “Debug-rclcpp(gbd)” 선택

• “Package name” 입력 (예: topic_service_action_rclcpp_example)

• “node name” 입력 (예: argument)

• Start Debugging 클릭 (F5)

rclpy

• Run and Debug (Ctrl + Shift + d)로 이동

• “Debug-rclpy(debugpy)” 선택

• Start Debugging 클릭 (F5)

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[출처] 001 ROS 2 개발 환경 구축 (오픈소스 소프트웨어 & 하드웨어: 로봇 기술 공유 카페 (오로카)) | 작성자 표윤석

• https://cafe.naver.com/openrt/25288

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