Découverte de ROS 2

Dans cette première partie, vous découvrez ce qu’est ROS 2 et ses concepts fondamentaux, en les manipulant tout de suite avec turtlesim — un petit simulateur qui sert de bac à sable. La partie suivante réutilisera ces concepts pour construire la première brique du projet final.

Objectifs

• Comprendre l’architecture de ROS 2 (graphe de nœuds, DDS).
• Manipuler les 5 briques de communication : nodes, topics, services, actions, paramètres.
• Être à l’aise avec la CLI ros2 et les launch files.

1. Qu’est-ce que ROS 2 ?

ROS 2 (Robot Operating System 2) n’est pas un système d’exploitation, mais un framework (un middleware + des outils) pour écrire des logiciels de robotique. Il fournit :

• un modèle de communication standard entre programmes (le graphe de nœuds) ;
• des outils (visualisation, simulation, enregistrement, débogage) ;
• un immense écosystème de paquets réutilisables (Nav2, MoveIt 2, ros2_control…).

Plutôt que de tout réécrire, on assemble des nœuds qui communiquent — exactement ce que vous ferez toute la semaine.

ROS 1 → ROS 2

ROS 2 a été ré-architecturé sur DDS (un standard industriel de communication temps réel) : plus de nœud maître unique (roscore), découverte décentralisée, support multi-plateforme et temps réel. Cette session utilise la distribution Kilted (2025).

2. L’architecture : le graphe ROS 2

Un système ROS 2 est un graphe : des nœuds (processus) qui s’échangent des données via des topics, services et actions. La couche réseau (RMW → DDS) gère la découverte automatique : un nœud qui démarre trouve seul les autres.

ROS_DOMAIN_ID

Sur un réseau partagé (salle de cours !), tous les ROS 2 se découvrent par défaut. Pour isoler votre robot des autres, fixez un identifiant de domaine :

export ROS_DOMAIN_ID=42   # choisissez un nombre par binôme

Ajoutez-le à votre ~/.bashrc (à côté des source ROS / workspace de l’installation) pour qu’il s’applique à chaque terminal — sinon il faut le ré-exporter à chaque ouverture :

echo "export ROS_DOMAIN_ID=42" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

3. Bac à sable : turtlesim

turtlesim est un mini-simulateur (une tortue dans une fenêtre) qui sert de bac à sable pour voir les concepts en action. Plutôt que de réécrire les commandes ici, vous suivez les tutoriels officiels ROS 2 (à jour, distribution Kilted) : chaque brique ci-dessous renvoie au tutoriel correspondant, à faire en pratique.

➜ Pratique : Using turtlesim, ros2, and rqt — installer, lancer la tortue et la déplacer au clavier.

4. Les nœuds

Un nœud est un programme ROS 2 qui fait une tâche (lire un capteur, piloter un moteur…). Un système ROS 2 est un assemblage de nœuds qui communiquent ; turtlesim_node et turtle_teleop_key en sont deux.

➜ Pratique : Understanding nodes (ros2 node list, ros2 node info).

5. Les topics & messages

Un topic est un canal nommé en publication / abonnement (pub/sub) : un nœud publie des messages typés, d’autres s’y abonnent. C’est anonyme et asynchrone — idéal pour des flux continus (positions, images, vitesses).

➜ Pratique : Understanding topics (ros2 topic echo /turtle1/pose, ros2 topic pub /turtle1/cmd_vel …).

Vérifiez votre compréhension

1. Combien de nœuds peuvent publier / s’abonner à un même topic ?
2. La communication par topic est-elle synchrone (on attend une réponse) ?
3. Comment connaître le type de message d’un topic ?

Afficher les réponses

1. Autant qu’on veut, dans les deux sens (N publishers, N subscribers) — c’est anonyme.
2. Non : c’est asynchrone, on publie sans attendre de réponse.
3. ros2 topic info /turtle1/cmd_vel (ou ros2 topic type …).

6. Les services

Un service est un appel requête / réponse (comme une fonction distante) : synchrone, ponctuel. Utile pour une action brève qui renvoie un résultat (« remets la tortue à zéro », « calcule X », « fais apparaître une 2e tortue »).

➜ Pratique : Understanding services (ros2 service call /clear …, /spawn …).

7. Les actions

Une action est faite pour les tâches longues : requête + feedback continu + résultat final, et annulable. C’est la brique que Nav2 utilise pour « aller à une pose » (Jour 2).

➜ Pratique : Understanding actions (ros2 action send_goal /turtle1/rotate_absolute …).

Topic vs service vs action ?

• Topic : flux continu, anonyme, asynchrone (capteurs, commandes).
• Service : requête/réponse courte, synchrone (interrogation ponctuelle).
• Action : tâche longue avec feedback et annulation (navigation, pick).

8. Les paramètres

Les paramètres configurent un nœud au lancement (sans recompiler) : couleurs, fréquences, seuils… Sur turtlesim, la couleur de fond est un paramètre.

➜ Pratique : Understanding parameters (ros2 param get/set /turtlesim background_b).

9. Les launch files

Lancer chaque nœud à la main devient vite pénible. Un launch file démarre plusieurs nœuds (avec leurs paramètres) d’une seule commande — vous en avez déjà utilisé pour le SO-101 et le LeKiwi, et vous en écrirez un dans la partie suivante.

➜ Pratique : Launching nodes (ros2 launch …).

10. Inspecter le graphe

rqt_graph affiche le graphe nœuds / topics en direct — votre meilleur outil pour comprendre « qui parle à qui ». Il est présenté dans le tutoriel topics ci-dessus, section rqt_graph.

Pour aller plus loin — la série complète

Les sections ci-dessus pointent vers la série Beginner: CLI Tools des tutoriels ROS 2 officiels. Pour compléter l’auto-formation, faites aussi :

• Configuring environment — source, ROS_DOMAIN_ID.
• Using rqt_console — lire les logs.
• Recording and playing back data — ros2 bag.

Prochaine étape

Vous connaissez les briques de communication. Place à la pratique sur notre projet : Première brique du projet.