ROS2

ROS (Robot Operating System): Robot uygulamaları geliştirmek için sunduğu mesajlaşma altyapısı ve araç setiyle, farklı yazılım bileşenlerinin (düğüm, node) birbirleriyle kolayca iletişim kurmasını sağlar.

Özellik	ROS 1	ROS 2
Mimari	Merkezi (master node)	Merkeziyetsiz (no master)
Gerçek Zaman Desteği	Sınırlı	DDS tabanlı, gerçek zaman yetenekli
Çoklu Dil Desteği	C++, Python	C++, Python, Java, Rust, …
Ağ Desteği	Aynı ağda (multicast)	Farklı ağlarda firewall dostu
Güvenlik	Ek eklentiler gerekir	DDS Security eklentisi

Yeni bir paket oluşturduğunuzda, src/ altında dil fark etmeksizin (C++, Python vb.) ros2 pkg create ile paket iskeletleri oluşturulur.
Bir ROS/ROS 2 çalışma alanı (workspace), genellikle şu dizinleri içerir:

<workspace>/
├─ src/        # Paket kaynak kodları
├─ build/      # Derleme dosyaları
├─ install/    # Kurulum (derlenmiş paketler)
└─ log/        # Derleyici ve runtime logları

RCL: “ROS Client Library”
RCLCPP / RCLPY: C++ ve Python için üst katman kütüphaneleri.
Mesajlaşma, parametre, zamanlayıcı, servis ve aksiyon gibi temel API’leri sunar.
RQT: Qt tabanlı GUI panelleri; topic’ler, parametreler, servislere erişim ve grafik çizimler yapar.
ros2 doctor --report: Sistem yapılandırmanızı analiz eder, eksik bağımlılıkları ve uyumsuzlukları raporlar.

NETWORK CONFIGURATION

PLATFORM INFORMATION

RMW MIDDLEWARE

ROS 2 INFORMATION

TOPIC LIST

Logging (Günlükleme)

Log seviyeleri: DEBUG, INFO, WARN, ERROR, FATAL.

RCLCPP_INFO(node->get_logger(), "Bilgi mesajı");
RCLCPP_WARN(node->get_logger(), "Uyarı mesajı");
RCLCPP_ERROR(node->get_logger(), "Hata mesajı");
RCLCPP_DEBUG_STREAM(node->get_logger(), "Detay: " << variable);

Komut Satırları

ros2 run <pkg> <exe> --ros-args --log-level debug
ros2 run <pkg> <exe> --ros-args --log-level <node_name>:=warn

Log dosyaları ~/.ros/log/ altında saklanır rqt_logging ile de izleyebilirsiniz.

DDS ve DOMAIN ID

ROS 2, DDS (Data Distribution Service) protokolünü kullanır.
Domain ID: Aynı DDS domain’inde olan düğümler birbirini görür.
- Varsayılan: 0
- Güvenli aralık: 0–101 (Linux port çakışmalarından kaçınmak için).
- DD S UDP port aralığı: 0–65535 → Domain ID 0–232 önerilir.
```
export ROS_DOMAIN_ID=42
# Geçerli aralığı kontrol
cat /proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range
```
export ROS_LOCALHOST_ONLY=1 Düğümler yalnızca localhost üzerinden iletişim kurar; diğer cihazlardan erişim engellenir.

Derleme Zamanında Hata Ayıklama

colcon build --cmake-args -DCMAKE_BUILD_TYPE=RelWithDebInfo
- RelWithDebInfo: Optimize edilmiş kodda hata ayıklama sembollerini tutar.
ros2 run --prefix "gdbserver localhost:3000" <pkg_name> <node_executable>
- gdbserver: Kodunuzu dinleyen bir sunucu gibi çalışır.
- localhost:3000: VS Code veya başka bir istemci bu port üzerinden hata ayıklamayı üstlenir.

vs code launch.json dosyası:

launch.json
{
  "version": "0.2.0",
  "configurations": [
    {
      "name": "ROS2 C++ Remote Debug",
      "type": "cppdbg",
      "request": "launch",
      "miDebuggerServerAddress": "localhost:3000",
      "miDebuggerPath": "/usr/bin/gdb",
      "program": "${workspaceFolder}/install/<pkg_name>/lib/<pkg_name>/<node_executable>",
      "cwd": "${workspaceFolder}",
      "stopAtEntry": false,
      "environment": [],
      "externalConsole": false
    }
  ]
} 

program: Hata ayıklamak istediğiniz executable’ın tam yolu (colcon install sonrası).
miDebuggerServerAddress: gdbserver’ın dinlediği adres ve port.
Diğer ayarlar (stopAtEntry, environment) tercihinize göre düzenlenebilir.
VS Code’da Run & Debug panelinden bu konfigürasyonu seçip başlatın. Kod, gdbserver üzerinden bağlanacak ve breakpoint’lerinizde duracaktır.

Menüden Terminal → Run Build Task ya da Ctrl+Shift+P

tasks.json
{
  "version": "2.0.0",
  "tasks": [
    {
      "label": "Build Release",
      "type": "shell",
      "command": "source /opt/ros/${command:rosdistro}/setup.bash && colcon build --symlink-install"
    },
    {
      "label": "Build Debug",
      "type": "shell",
      "command": "source /opt/ros/${command:rosdistro}/setup.bash && colcon build --cmake-args -DCMAKE_BUILD_TYPE=RelWithDebInfo --symlink-install"
    }
  ]
} 

DDS Katmanını Seçme

export RMW_IMPLEMENTATION=rmw_cyclonedds_cpp
# veya
export RMW_IMPLEMENTATION=rmw_fastrtps_cpp

Paket Oluşturma ve Çalıştırma

Ortamı Hazırlama (Setup): echo "source /opt/ros/humble/setup.bash" >> ~/.bashrc
.bashrc
```
# ROS 2 dağıtımını yükle
source /opt/ros/humble/setup.bash

# Colcon argcomplete ile otomatik tamamlama (tab ile paket/komut önerisi)
source /usr/share/colcon_argcomplete/hook/colcon-argcomplete.bash
```
Not

colcon build komutunu sisteme “eklemek” zorunlu değil; ancak argcomplete sayesinde paket adları ve düğüm isimleri tab tuşuyla tamamlanır.
Bağımlılıkları Kurma (rosdep): Çalışma alanınızdaki paketlerin sistemdeki eksik kütüphane ve bağımlılıklarını otomatik kurmak için
- --from-paths src → yalnızca sizin src/ içindeki paketleri tarar.
- --ignore-src → kaynak kodu değil, sistem paketlerini yükler.
```
rosdep update
rosdep install --from-paths src --ignore-src --rosdistro humble -y
```

Paket Oluşturma:

C++Python

    ros2 pkg create --build-type ament_cmake --node-name my_node --dependencies rclcpp  my_cpp_pkg

    ros2 pkg create --build-type ament_python --node-name my_node --dependencies rclpy  my_cpp_pkg

Not

Eğer --node-name parametresi verilmezse, sadece paket klasörü ve temel dosyalar (package.xml, CMakeLists.txt veya setup.py) oluşturulur.

Lisans ve Diğer Optiyonlar

ros2 pkg create --build-type ament_cmake --node-name dstar_node --license Apache-2.0 --dependencies rclcpp std_msgs dstar_package

--license → otomatik olarak package.xml içine lisans etiketi ekler.
--dependencies → package.xml ve (C++) CMakeLists.txt dosyasına gerekli kütüphane tanımlamalarını ekler.

Derleme ve Paket Seçimi:

colcon build
colcon build --packages-select my_cpp_pkg my_py_pkg
colcon build --symlink-install --packages-select my_py_pkg

colcon graph  # Hangi paketin hangi pakete bağlı olduğunu çizimle gösterir.

Çalışma Alanını Aktif Etme:

# Kök dizinde:
source install/setup.bash

# Alternatif olarak, yalnızca bu dizin için:
source install/local_setup.bash

Düğümleri Çalıştırma ve Remap:

# Basit Çalıştırma
ros2 run my_cpp_pkg my_node_executable
ros2 run my_py_pkg my_python_node

# Launch Dosyaları
ros2 launch my_cpp_pkg my_launch_file.launch.py

# Remapping (Yeniden Adlandırma) Node adını değiştirme:
ros2 run demo_nodes_cpp talker --ros-args -r __node:=new_talker

# Topic/Service adını değiştirme:
ros2 run my_pkg talker --ros-args -r /old_topic:=/new_topic -r /old_service:=/my_service

Not

-r kısa adıyla da kullanılabilir. Remap, aynı paketi birden çok kez farklı isimlerle çalıştırmanızı sağlar.

Görselleştirme: RQT
```
rqt
rqt_graph
```

Node

Her biri tek bir görevi (sensör okuma, kontrol komutu üretme, görüntü işleme vb.) yerine getiren bağımsız yürütülebilir bileşenlerdir. Dilediğiniz programlama dilinde (C++, Python, Rust…) yazabilirsiniz; ROS 2, bu düğümlerin haberleşmesini sağlar.

ros2 node list                # Aktif tüm node'ları listeler
ros2 node info /[node_name]   # Tek bir node hakkında ayrıntılı bilgi verir

Topic

Publish/Subscribe modeline dayalı, asenkron veri akış kanalıdır. Birden fazla publisher ve subscriber olabilir; gönderici beklemeksizin mesajını yayınlar.

Temel Komutlar
ros2 topic list                    # Tüm aktif topic’leri listeler
ros2 topic list -t                 # Tip bilgisiyle beraber listeler
ros2 topic echo /[topic]           # Yayınlanan mesajları gerçek zamanlı gösterir
ros2 topic info /[topic]           # Kaç publisher/subscriber olduğunu söyler
ros2 topic hz /[topic]             # Ortalama yayın hızını (Hz) ölçer
ros2 topic bw /[topic]             # Bant genişliği kullanımını gösterir

Mesaj Yayınlama (Publisher)
# Tek seferlik
ros2 topic pub /chatter std_msgs/msg/String "data: 'Merhaba ROS2'" --once

# Sürekli yayın, örn. 10 Hz
ros2 topic pub /cmd_vel geometry_msgs/msg/Twist "{linear: {x: 1.0}, angular: {z: 0.5}}" -r 10

Mesaj Türü İnceleme
ros2 interface show std_msgs/msg/String

Service (Hizmet)

Request–Response modeliyle çalışır: client, service’e istek (request) gönderir; server işlem yapıp cevap (response) döner. Senkron iletişim gerektiren durumlar için idealdir.

Listeleme ve Tür
ros2 service list              # Tüm servisleri listeler
ros2 service list -t           # Tip bilgisiyle beraber listeler
ros2 service type /[service]   # Bir servisin veri tipini gösterir

Servis Çağrısı (Client)
ros2 service call /clear std_srvs/srv/Empty "{}"
ros2 service call /spawn turtlesim/srv/Spawn "{x: 2.0, y: 3.0, theta: 1.57, name: 'turtle2'}"

Servis Mesaj Şeması
ros2 interface show turtlesim/srv/Spawn

Not

Çıktıda --- ile ayrılmış bölüm, request ve response alanlarını gösterir.

Action

Goal–Feedback–Result modeline sahip, uzun süreli işlemleri kontrol etmek için tasarlanmıştır. İptal edilebilir ve ara aşama bilgilerini (feedback) alabilirsiniz.

Listeleme ve Bilgi
ros2 action list               # Tüm action’ları listeler
ros2 action list -t            # Tip bilgisiyle beraber listeler
ros2 action info /[action]     # Detaylı tip ve arayüz bilgisi

Action Kullanımı
ros2 action send_goal /fibonacci example_interfaces/action/Fibonacci "{order: 10}"

send_goal ile istek gönderdikten sonra:
- feedback ve result çıktıları otomatik gösterilir.
- İsterseniz --feedback ve --result bayraklarıyla ekstra kontroller yapabilirsiniz.

Launch

Birden fazla düğümü tek komutla başlatmanızı sağlayan Python tabanlı betiklerdir (.launch.py). Parametre aktarımı, remap, ns (namespace) oluşturma, koşullu başlatma gibi ileri düzey senaryoları destekler.

ros2 launch my_pkg bringup.launch.py

from launch import LaunchDescription
from launch_ros.actions import Node

def generate_launch_description():
    return LaunchDescription([
        Node(
            package='demo_nodes_cpp',
            executable='talker',
            name='my_talker',
            remappings=[('/chatter', '/my_chatter')],
            parameters=[{'use_sim_time': True}],
            output='screen'
        ),
        Node(
            package='demo_nodes_cpp',
            executable='listener',
            name='my_listener',
            output='screen'
        )
    ])

remappings ile topic veya node isimlerini çalışma zamanında değiştirebilirsiniz.
parameters listesiyle YAML yerine doğrudan Python dict kullanabilirsiniz.
output='screen' veya output='log' ile çıktının yönünü belirleyin.
respawn=True parametresi ile node’un çöktüğünde otomatik yeniden başlatılmasını sağlayabilirsiniz.

Mesaj (.msg) ve Servis (.srv) Dosyaları

İsimlendirme Kuralları: Dosya adı boşluk içermez; kelime ayrımı için PascalCase (her kelime büyük harfle başlar) tercih edilir Position2D.msg, ComputePath.srv
Paket içindeki referanslarda alt çizgi (_) kullanılır my_robot_interfaces/msg/Position2D.msg, my_robot_interfaces/srv/ComputePath.srv

.msg

# Position2D.msg
float64 x
float64 y
float64 theta

.srv

# ComputePath.srv
Position2D start
Position2D goal
---
Position2D[] path

Not

--- satırı, request ile response bölümlerini ayırır. Action dosyalarında --- ayracı iki kez kullanılır: Goal ile Result arası, Result ile Feedback arası

Yeni Dosya Ekledikten Sonra

colcon build --packages-select my_pkg --allow-overriding

ros2 interface list                       # Tüm msg/srv/—action arayüzlerini listeler
ros2 interface packages                   # Arayüz tanımlı paketleri listeler
ros2 interface package my_pkg             # Paketin içerdiği msg/srv/action dosyalarını gösterir
ros2 interface show my_robot_interfaces/Position2D  # Belirli bir mesajın içeriğini gösterir

Parametreler

Parametreler, bir node’un çalışma zamanındaki yapılandırma değerleridir (ör. hız sınırları, PID katsayıları, yol planlama seçenekleri).
Türü: int, float, bool, string, list vb.
Kod yeniden derlenmeden de runtime’da güncellenebilir.

Temel Komutlar
# Node’daki tüm parametreleri listeler
ros2 param list /my_node

# Belirli bir parametrenin tanımını gösterir
ros2 param describe /my_node max_speed

# Parametre değerini görüntüler
ros2 param get /my_node max_speed

# Parametre değerini atar
ros2 param set /my_node max_speed 2.5

config/my_params.yaml

my_node:
  ros__parameters:
    max_speed: 3.0
    enabled: true
    waypoints: [ [0,0], [1,1], [2,2] ]

Yükleme

ros2 run my_pkg my_node --ros-args --params-file config/my_params.yaml

Dump / Load

# Aktif parametreleri dosyaya kaydet
ros2 param dump /my_node > params.yaml

# Dosyadan parametreleri yükle
ros2 param load /my_node params.yaml

Kayıt & Yeniden Oynatma (ros2 bag)

record

# Belirli bir topic’i kaydet
ros2 bag record /cmd_vel

# Tüm aktif topic’leri kaydet
ros2 bag record -a

# Belirli topic’lerin alt kümesini kaydet, dosya adı “subset” olsun
ros2 bag record -o subset /turtle1/cmd_vel /turtle1/pose

Kayıt dosyaları: YYYY_MM_DD_HH_MM_SS formatında klasör olarak oluşturulur.
-o <isim> ile klasör adını belirleyebilirsiniz.

info

ros2 bag info subset

play

ros2 bag play subset
ros2 bag play --loop subset

Ek İpuçları

Gazebo ile Entegrasyon

export GZ_VERSION=garden
export GZ_SIM_RESOURCE_PATH=~/models:~/other_models
export GZ_SIM_SYSTEM_PLUGIN_PATH=~/build/plugins

RMW Middleware Seçimi

export RMW_IMPLEMENTATION=rmw_cyclonedds_cpp
# veya
export RMW_IMPLEMENTATION=rmw_fastrtps_cpp

PlotJuggler ile Görselleştirme

sudo snap install plotjuggler
ros2 run plotjuggler plotjuggler