ROS 2 구현 예제 - Gazebo에서 TurtleBot3 자동 전진 후 정지

ROS 2 구현 예제: Gazebo에서 TurtleBot3 자동 전진 후 정지

ROS 2 Python 노드가 /cmd_vel 토픽으로 속도 명령을 발행하여 TurtleBot3를 5초 동안 전진시킨 뒤 정지시키는 예제

ROS 2 Jazzy Python Gazebo TurtleBot3 Burger

목차

1. 구현 구조
2. ROS 2 환경 적용
3. Workspace 이동
4. Python 패키지 생성
5. Python 코드 작성
6. setup.py 확인
7. 의존성 설치
8. 패키지 빌드
9. Gazebo 실행
10. 토픽 확인
11. 프로그램 실행
12. 코드 핵심 설명
13. 동작 변경
14. 문제 해결

1. 구현 구조

move_robot 노드 ↓ /cmd_vel 토픽 ↓ TwistStamped 메시지 ↓ TurtleBot3 Gazebo 플러그인 ↓ 가상 로봇 이동

프로그램은 다음 순서로 동작합니다.

노드 실행 ↓ 0.1초마다 속도 명령 발행 ↓ 선속도 0.15 m/s로 전진 ↓ 5초 경과 ↓ 속도 0.0 m/s 발행 ↓ 로봇 정지

2. ROS 2 환경 적용

source /opt/ros/jazzy/setup.bash

기존 Workspace가 있다면 다음 명령도 실행합니다.

source ~/ros2_ws/install/setup.bash

3. Workspace로 이동

cd ~/ros2_ws/src

Workspace가 없다면 먼저 생성합니다.

mkdir -p ~/ros2_ws/src
cd ~/ros2_ws/src

4. Python 패키지 생성

ros2 pkg create \
  --build-type ament_python \
  --license Apache-2.0 \
  --node-name move_robot \
  --dependencies rclpy geometry_msgs \
  robot_control

생성되는 주요 폴더 구조는 다음과 같습니다.

ros2_ws/
└── src/
    └── robot_control/
        ├── package.xml
        ├── setup.py
        ├── setup.cfg
        ├── resource/
        └── robot_control/
            ├── __init__.py
            └── move_robot.py

5. Python 코드 작성

다음 파일을 엽니다.

nano ~/ros2_ws/src/robot_control/robot_control/move_robot.py

기존 내용을 지우고 다음 코드를 입력합니다.

#!/usr/bin/env python3

import time

import rclpy
from geometry_msgs.msg import TwistStamped
from rclpy.node import Node


class MoveRobot(Node):
    """TurtleBot3를 일정 시간 전진시킨 후 정지시키는 ROS 2 노드."""

    def __init__(self) -> None:
        super().__init__('move_robot')

        self.publisher = self.create_publisher(
            TwistStamped,
            '/cmd_vel',
            10,
        )

        self.timer = self.create_timer(0.1, self.timer_callback)

        self.start_time = time.monotonic()
        self.duration = 5.0
        self.linear_speed = 0.15
        self.finished = False

        self.get_logger().info(
            f'로봇이 {self.linear_speed:.2f} m/s로 '
            f'{self.duration:.1f}초 동안 전진합니다.'
        )

    def timer_callback(self) -> None:
        if self.finished:
            return

        elapsed_time = time.monotonic() - self.start_time

        message = TwistStamped()
        message.header.stamp = self.get_clock().now().to_msg()
        message.header.frame_id = 'base_link'

        if elapsed_time < self.duration:
            message.twist.linear.x = self.linear_speed
            message.twist.angular.z = 0.0

            self.publisher.publish(message)

            self.get_logger().info(
                f'전진 중: {elapsed_time:.1f} / {self.duration:.1f}초',
                throttle_duration_sec=1.0,
            )
        else:
            message.twist.linear.x = 0.0
            message.twist.angular.z = 0.0

            self.publisher.publish(message)
            self.finished = True
            self.timer.cancel()

            self.get_logger().info(
                '5초 주행이 완료되어 로봇을 정지합니다.'
            )


def main(args=None) -> None:
    rclpy.init(args=args)
    node = MoveRobot()

    try:
        while rclpy.ok() and not node.finished:
            rclpy.spin_once(node, timeout_sec=0.1)
    except KeyboardInterrupt:
        node.get_logger().info(
            '사용자가 프로그램을 중단했습니다.'
        )
    finally:
        stop_message = TwistStamped()
        stop_message.header.stamp = (
            node.get_clock().now().to_msg()
        )
        stop_message.header.frame_id = 'base_link'
        stop_message.twist.linear.x = 0.0
        stop_message.twist.angular.z = 0.0

        node.publisher.publish(stop_message)
        node.destroy_node()

        if rclpy.ok():
            rclpy.shutdown()


if __name__ == '__main__':
    main()

Nano 저장 방법: Ctrl + O → Enter → Ctrl + X

6. setup.py 확인

nano ~/ros2_ws/src/robot_control/setup.py

entry_points 부분을 다음과 같이 확인합니다.

entry_points={
    'console_scripts': [
        'move_robot = robot_control.move_robot:main',
    ],
},

7. 의존성 설치

cd ~/ros2_ws
rosdep install --from-paths src --ignore-src -r -y

8. 패키지 빌드

cd ~/ros2_ws
colcon build --symlink-install --packages-select robot_control

정상적으로 빌드되면 다음과 비슷한 결과가 출력됩니다.

Starting >>> robot_control
Finished <<< robot_control

Summary: 1 package finished

빌드된 Workspace를 적용합니다.

source ~/ros2_ws/install/setup.bash

매번 자동 적용하려면 다음 명령을 한 번만 실행합니다.

echo "source ~/ros2_ws/install/setup.bash" >> ~/.bashrc

9. TurtleBot3 Gazebo 실행

터미널 1

source /opt/ros/jazzy/setup.bash
source ~/ros2_ws/install/setup.bash

export TURTLEBOT3_MODEL=burger
ros2 launch turtlebot3_gazebo empty_world.launch.py

Gazebo 빈 공간에 TurtleBot3 Burger가 나타나면 정상입니다.

10. 토픽 확인

source /opt/ros/jazzy/setup.bash
source ~/ros2_ws/install/setup.bash

ros2 topic list

목록에 다음 토픽이 있는지 확인합니다.

/cmd_vel

메시지 형식을 확인합니다.

ros2 topic type /cmd_vel

정상 결과는 다음과 같습니다.

geometry_msgs/msg/TwistStamped

11. 이동 프로그램 실행

터미널 2

source /opt/ros/jazzy/setup.bash
source ~/ros2_ws/install/setup.bash

ros2 run robot_control move_robot

Gazebo의 TurtleBot3가 약 5초 동안 전진한 뒤 정지합니다.

[INFO] 로봇이 0.15 m/s로 5.0초 동안 전진합니다.
[INFO] 전진 중: 1.0 / 5.0초
[INFO] 전진 중: 2.0 / 5.0초
[INFO] 전진 중: 3.0 / 5.0초
[INFO] 전진 중: 4.0 / 5.0초
[INFO] 5초 주행이 완료되어 로봇을 정지합니다.

12. 코드에서 중요한 부분

Publisher 생성

self.publisher = self.create_publisher(
    TwistStamped,
    '/cmd_vel',
    10,
)

/cmd_vel 토픽으로 로봇의 이동 속도를 발행합니다.

전진 속도 설정

message.twist.linear.x = 0.15
message.twist.angular.z = 0.0

• linear.x: 전진·후진 속도
• angular.z: 좌우 회전 속도

정지 명령

message.twist.linear.x = 0.0
message.twist.angular.z = 0.0

13. 동작 변경 방법

10초 동안 전진

self.duration = 10.0

더 빠르게 전진

self.linear_speed = 0.25

후진

self.linear_speed = -0.15

왼쪽으로 회전

message.twist.linear.x = 0.0
message.twist.angular.z = 0.5

원을 그리며 이동

message.twist.linear.x = 0.15
message.twist.angular.z = 0.4

14. 실행되지 않을 때 확인

Package 'robot_control' not found

cd ~/ros2_ws
colcon build --symlink-install
source install/setup.bash

/cmd_vel 토픽이 보이지 않는 경우

ros2 topic list

Gazebo 시뮬레이션이 실행 중인지 확인합니다.

로봇이 움직이지 않는 경우

ros2 topic type /cmd_vel

Jazzy 환경에서는 다음 형식이어야 합니다.

geometry_msgs/msg/TwistStamped

노드와 토픽 연결 상태 확인

ros2 node list
ros2 topic info /cmd_vel --verbose

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