ROS 2

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Overview

ROS 2는 로봇·분산 시스템의 Node와 통신·도구를 제공한다. ROS 1과 달리 RMW 추상화와 분산 Discovery 등을 사용하지만 hard real-time이나 차량 Safety 적합성을 자동 보장하지 않는다. 새 학습은 ROS 2를 중심으로 하고 ROS 1은 기존 시스템 이관 시 별도로 비교한다.

Node and Interface 

flowchart LR
 S[Sensor Node] -->|Topic: temperature| P[Policy Node]
 P -->|Service: set mode| A[Actuator Node]
 P -->|Action: long operation| W[Worker Node]
 W -->|Feedback / Result| P

Topic / Service / Action

Topic은 지속적인 데이터 흐름, Service는 짧은 Request/Response, Action은 진행 상황·결과·취소가 필요한 장시간 작업에 적합하다. Blocking Service 처리로 Executor가 정지하지 않게 한다. Topic 이름뿐 아니라 메시지 타입과 QoS가 호환되어야 연결된다.

CLI Practice

설치한 ROS 2 배포판의 setup.bash를 source하고 demo_nodes_cpp 패키지가 설치되어 있어야 한다. 아래 두 실행은 각각 다른 terminal에서 진행한다. ROS_DOMAIN_ID는 실습 분리용이며 보안 경계가 아니다.

# terminal A
export ROS_DOMAIN_ID=42
ros2 run demo_nodes_cpp talker
# terminal B: 같은 ROS 환경과 ROS_DOMAIN_ID 설정 후
export ROS_DOMAIN_ID=42
ros2 run demo_nodes_cpp listener
# terminal C
ros2 node list
ros2 topic list -t
ros2 topic info /chatter --verbose
ros2 topic echo /chatter
ros2 topic hz /chatter

C Implementation Path

C API는 rcl을 기반으로 한다. micro-ROS/rclc를 사용하는 경우 제공되는 Executor와 Timer/Subscription 예제를 해당 배포판에 맞춰 사용한다. 본 CLI 실습은 설치된 C++ demo 실행이며 사용자 구현 예제를 C++로 전환하라는 뜻은 아니다. MCU용 실제 C 초기화 코드는 지원 RTOS·transport·allocator가 확정된 후 작성한다.

Executor and Callback

Single-threaded Executor에서도 callback이 오래 걸리면 다른 callback 처리 지연이 커진다. Multi-threaded Executor에서는 Callback Group과 Shared State 보호가 필요하다. 모든 callback을 병렬화하는 대신 처리 시간·ownership을 먼저 설계한다.

Verification

Node 종료·재시작, 서로 다른 Domain, QoS 불일치, subscriber 처리 지연, 네트워크 인터페이스 변경을 시험한다. topic hz는 관측 지점의 수신 빈도이며 원래 센서 sampling 주기나 End-to-End Latency를 직접 증명하지 않는다.

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