AskeyNil

环境说明

ROS版本：ROS Kinetic Kame

Ubuntu版本：Ubuntu 16.04.6 LTS，（lsb_release -a）

Python版本：Python 2.7.12

CMake 版本：3.5.1

前文已经讲过

  1. ROS 工作空间和包
  2. ROS 消息（msg）和服务（srv）
  3. ROS 概述

以上是这篇文章的基础

以下所有文件都创建在 ws 的工作空间下

topic通讯机制

ROS 中节点间通信，其中一方为消息的发布者，定义为Publisher，另一方为消息的订阅者，定义为Subscriber。考虑到消息需要广泛传播，ROS在设计中没有将该中设计为点对点的单一传递，而是有发布者发布数据到Topic中，想要获得消息的任何一方都可以在 topic 中去获取数据，类似于udp的广播机制，大致的通讯原理如下图：

ros_topic

使用命令catkin_create_pkg demo_topic roscpp rospy rosmsg 创建一个名为demo_topic的包

创建只发布std消息的节点

c++版本

  1. 在src目录下创建一个 publisher.cc 文件，将以下代码添加到该文件中
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
 
// 导入 ros 头文件
#include <ros/ros.h>

int main(int argc, char **argv) {
    // 创建 ros 的节点名称
    char node_name[] = "demo_publisher";
    // 初始化 ros 节点
    ros::init(argc, argv, node_name);
    // 创建一个节点对象
    ros::NodeHandle node;
    // TODO 将业务逻辑写在此处
    
    // 开启 ros 的运行时循环  
    ros::spin();
    return 0;
}
  1. 在 CMakeLists.txt 中添加 add_executable 和 target_link_libraries 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
 
# 添加一个可执行程序
add_executable(
  demo_publisher
  src/publisher.cc
)
# 添加该可执行程序的依赖库
target_link_libraries(
  demo_publisher
  ${catkin_LIBRARIES}
)

  1. 创建 Publisher 对象

    1. 导入要发送的消息的头文件
    1
    2
    		 
    // 先使用 std 库中的简易消息
    #include "std_msgs/String.h
    1. 创建对象，并发送消息
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    		 
    // 创建一个 topic 的名称
    char topic_name[] = "demo_topic";
    // 获取一个 publisher 的对象
    const ros::Publisher &pub =
    node.advertise<std_msgs::String>(topic_name, 1000);
    // 创建一个要发送的消息对象
    std_msgs::String str;
    // 填充要发送的数据
    str.data = "I send a message";
    // 使用 publisher 发送该消息
    while (ros::ok()) {
        pub.publish(str);
    }

  2. 编译该节点，在工作空间目录下

1
 
catkin_make

Python版本

  1. 在 package 目录下创建一个名为 scripts 的文件夹
  2. 创建一个名为 publisher.py 的文件，将以下代码添加到该文件中
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
 
#!/usr/bin/env python
# coding: utf-8

# 导入 rospy 依赖
import rospy

if __name__ == "__main__":
    # 节点名称
    node_name = "demo_publisher"
    # 初始化 ros 节点
    rospy.init_node(node_name)
    # todo 将业务逻辑写在此处
    # 开启 ros 运行时循环
    rospy.spin()

  1. 创建 Publisher 对象

    1. 导入要发送的消息的头文件
    1
    2
    		 
    # 先使用 std 库中的简易消息
    from std_msgs.msg import String
    1. 创建对象，并发送消息
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    		 
    # 创建一个 topic 名称
    topic_name = "demo_topic"
    # 创建一个发布者
    pub = rospy.Publisher(topic_name, String, queue_size=1000)
    # 创建一个要发布的消息
    string = String()
    # 填充要发布的消息
    string.data = "I send a message"
    # 使用 publisher 发送该消息
    while not rospy.is_shutdown():
        pub.publish(string)

  2. 给 publisher.py 赋予可执行权限

1
 
chmod a+x src/demo_topic/scripts/publisher.py

使用 rqt_topic 工具调试

  1. 将当前工作空间的环境变量添加到bash或zsh中
1
2
3
 
# 根据使用不同的 shell 使用不同的环境变量，两者选其一
source devel/setup.bash # 使用 bash
source devel/setup.zsh  # 使用 zsh

  1. 运行 demo_publisher

    1. c++ 程序
    1
    		 
    rosrun demo_topic demo_publisher
    1. python 程序
    1
    		 
    rosrun demo_topic publisher.py

  2. 打开 rqt_topic 工具

1
 
rosrun rqt_topic rqt_topic
  1. 勾选 demo_topic，结果如下

rqt_topic1

创建发布自定义消息的节点

我们使用在ros消息讲过的demo_msgs包中的Team.msg来传输数据

c++版本

  1. 在src目录下创建一个 publisher1.cc 文件，将以下代码添加到该文件中
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
 
// 导入 ros 头文件
#include <ros/ros.h>

int main(int argc, char **argv) {
    // 创建 ros 的节点名称
    char node_name[] = "demo_publisher";
    // 初始化 ros 节点
    ros::init(argc, argv, node_name);
    // 创建一个节点对象
    ros::NodeHandle node;
    // TODO 将业务逻辑写在此处
    
    // 开启 ros 的运行时循环  
    ros::spin();
    return 0;
}
  1. 在 CMakeLists.txt 中添加 add_executable 和 target_link_libraries 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
 
# 添加一个可执行程序
add_executable(
  demo_publisher1
  src/publisher1.cc
)
# 添加该可执行程序的依赖库
target_link_libraries(
  demo_publisher1
  ${catkin_LIBRARIES}
)
  1. 在CMakeLists.txt文件的find_package中添加demo_msgs的依赖 
1
2
3
4
5
6
 
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  roscpp
  rosmsg
  rospy
  demo_msgs
)

  1. 创建 Publisher 对象

    1. 导入要发送的消息的头文件

      1
      		 
      #include "demo_msgs/Team.h"

    2. 创建对象，并发送消息

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    14
    15
    16
    17
    		 
    // 创建一个 topic 的名称
    char topic_name[] = "demo_topic";
    // 获取一个 publisher 的对象
    const ros::Publisher &pub =
        node.advertise<demo_msgs::Team>(topic_name, 1000);
    // 创建一个要发送的消息对象
    demo_msgs::Team team;
    // 填充要发送的数据
    team.name = "I'm a team";
    team.leader.name = "AskeyNil";
    team.leader.age = 18;
    team.location.angular.x = 1;
    team.location.linear.z = 2;
    // 使用 publisher 发送该消息
    while (ros::ok()) {
     pub.publish(team);
    }

  2. 编译该节点，在工作空间目录下

1
 
catkin_make

python版本

  1. 在 package 目录下创建一个名为 scripts 的文件夹
  2. 创建一个名为 publisher1.py 的文件，将以下代码添加到该文件中
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
 
#!/usr/bin/env python
# coding: utf-8

# 导入 rospy 依赖
import rospy

if __name__ == "__main__":
    # 节点名称
    node_name = "demo_publisher"
    # 初始化 ros 节点
    rospy.init_node(node_name)
    # todo 将业务逻辑写在此处
    # 开启 ros 运行时循环
    rospy.spin()

  1. 创建 Publisher 对象

    1. 导入要发送的消息的头文件
    1
    		 
    from demo_msgs.msg import Team
    1. 创建对象，并发送消息
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    14
    15
    		 
    # 创建一个 topic 名称
    topic_name = "demo_topic"
    # 创建一个发布者
    pub = rospy.Publisher(topic_name, Team, queue_size=1000)
    # 创建一个要发布的消息
    team = Team()
    # 填充要发布的消息
    team.name = "I'm a team"
    team.leader.name = "AskeyNil"
    team.leader.age = 18
    team.location.angular.x = 1
    team.location.linear.z = 2
    # 使用 publisher 发送该消息
    while not rospy.is_shutdown():
        pub.publish(team)

  2. 给 publisher.py 赋予可执行权限

1
 
chmod a+x src/demo_topic/scripts/publisher.py

使用 rqt_topic 工具调试

  1. 将当前工作空间的环境变量添加到bash或zsh中
1
2
3
 
# 根据使用不同的 shell 使用不同的环境变量，两者选其一
source devel/setup.bash # 使用 bash
source devel/setup.zsh  # 使用 zsh

  1. 运行 demo_publisher

    1. c++ 程序
    1
    		 
    rosrun demo_topic demo_publisher1
    1. python 程序
    1
    		 
    rosrun demo_topic publisher1.py

  2. 打开 rqt_topic 工具

1
 
rosrun rqt_topic rqt_topic
  1. 勾选 demo_topic，结果如下

rqt_topic1

总结

  1. 如果调用别的package中的消息，需要将对应package添加到CMakeLists.txt中即可使用
  2. Python 文件在调用之前一定要给对应的程序可执行的权限
  3. 创建简单ros程序的时候有大致的固定格式，可以使用代码块将其包装起来，下文记录我在vscode中记录的代码块
  4. 注意：node_name是一个base name，其中不能包含 / 。
  5. 注意：如果发送频率太高，缓冲区中的消息大于我们设定的值，本文设置的是1000，则会默认丢弃掉最先发布的消息。

代码块

C++

ros_main

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
 
"ros_main": {
        "prefix": "ros_main",
        "body": [
            "// 导入 ros 头文件",
            "#include <ros/ros.h>",
            "",
            "int main(int argc, char **argv) {",
            "    // 创建 ros 的节点名称",
            "    // todo 填写节点名称",
            "    char node_name[] = \"${1:node_name}\";",
            "    // 初始化 ros 节点",
            "    ros::init(argc, argv, node_name);",
            "    // 创建一个节点对象",
            "    ros::NodeHandle node;",
            "",
            "    // todo 处理业务逻辑",
            "",
            "    // 进入一个简单的事件循环",
            "    ros::spin();",
            "    return 0;",
            "}",
        ]
    }

ros_create_publisher

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
 
"ros_create_publisher": {
        "prefix": "ros_create_publisher",
        "body": [
            "// 创建一个 topic 的名称",
            "// todo 填写 topic 名称",
            "char topic_name[] = \"${1:topic_name}\";",
            "// 获取一个 publisher 的对象",
            "// todo 添加 topic 类型",
            "const ros::Publisher &pub =",
            "    node.advertise<${2:topic_class}>(topic_name, 1000);",
        ]
    }

Python

ros_main

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
 
"ros_main": {
        "prefix": "ros_main",
        "body": [
            "#!/usr/bin/env python",
            "# coding: utf-8",
            "",
            "# 导入 rospy 依赖",
            "import rospy",
            "",
            "if __name__ == \"__main__\":",
            "    # 节点名称",
            "    # todo 填写节点名称",
            "    node_name = \"${1:node_name}\"",
            "    # 初始化 ros 节点",
            "    rospy.init_node(node_name)",
            "    # todo 处理业务逻辑",
            "    # 开启 ros 运行时循环",
            "    rospy.spin()",
            ""
        ]
    }

ros_create_publisher

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
 
"ros_create_publisher": {
        "prefix": "ros_create_publisher",
        "body": [
            "# 创建一个 topic 名称",
            "# todo 填写 topic 的名称",
            "topic_name = \"${1:topic_name}\"",
            "# 创建一个发布者",
            "# todo 填写 topic 的类型",
            "pub = rospy.Publisher(topic_name, ${2:topic_class}, queue_size=1000)",
        ]
    }

附录

创建只发布std消息的节点的完整代码

C++

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
 
#include "std_msgs/String.h"
// 导入 ros 头文件
#include <ros/ros.h>

int main(int argc, char **argv) {
    // 创建 ros 的节点名称
    char node_name[] = "demo_publisher";
    // 初始化 ros 节点
    ros::init(argc, argv, node_name);
    // 创建一个节点对象
    ros::NodeHandle node;

    // 创建一个 topic 的名称
    char topic_name[] = "demo_topic";
    // 获取一个 publisher 的对象
    const ros::Publisher &pub =
        node.advertise<std_msgs::String>(topic_name, 1000);
    // 创建一个要发送的消息对象
    std_msgs::String str;
    str.data = "I send a message";
    // 使用 publisher 发送该消息
    while (ros::ok()) {
        pub.publish(str);
    }
    
    // 进入一个简单的事件循环
    ros::spin();
    return 0;
}

Python

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
 
#!/usr/bin/env python
# coding: utf-8

# 导入 rospy 依赖
import rospy
from std_msgs.msg import String

if __name__ == "__main__":
    # 节点名称
    node_name = "demo_publisher"
    # 初始化 ros 节点
    rospy.init_node(node_name)
    # 创建一个 topic 名称
    topic_name = "demo_topic"
    # 创建一个发布者
    pub = rospy.Publisher(topic_name, String, queue_size=1000)
    # 创建一个要发布的消息
    string = String()
    # 填充要发布的消息
    string.data = "I send a message"
    # 使用 publisher 发送该消息
    while not rospy.is_shutdown():
        pub.publish(string)
    # 开启 ros 运行时循环
    rospy.spin()

创建发布自定义消息的节点

C++

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
 
#include "demo_msgs/Team.h"
// 导入 ros 头文件
#include <ros/ros.h>

int main(int argc, char **argv) {
    // 创建 ros 的节点名称
    char node_name[] = "demo_publisher";
    // 初始化 ros 节点
    ros::init(argc, argv, node_name);
    // 创建一个节点对象
    ros::NodeHandle node;
    // 创建一个 topic 的名称
    char topic_name[] = "demo_topic";
    // 获取一个 publisher 的对象
    const ros::Publisher &pub =
        node.advertise<demo_msgs::Team>(topic_name, 1000);
    // 创建一个要发送的消息对象
    demo_msgs::Team team;
    // 填充要发送的数据
    team.name = "I'm a team";
    team.leader.name = "AskeyNil";
    team.leader.age = 18;
    team.location.angular.x = 1;
    team.location.linear.z = 2;
    // 使用 publisher 发送该消息
    while (ros::ok()) {
        pub.publish(team);
    }
    // 开启 ros 的运行时循环
    ros::spin();
    return 0;
}

Python

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
 
#!/usr/bin/env python
# coding: utf-8

# 导入 rospy 依赖
import rospy
from demo_msgs.msg import Team

if __name__ == "__main__":
    # 节点名称
    node_name = "demo_publisher"
    # 初始化 ros 节点
    rospy.init_node(node_name)
    # 创建一个 topic 名称
    topic_name = "demo_topic"
    # 创建一个发布者
    pub = rospy.Publisher(topic_name, Team, queue_size=1000)
    # 创建一个要发布的消息
    team = Team()
    # 填充要发布的消息
    team.name = "I'm a team"
    team.leader.name = "AskeyNil"
    team.leader.age = 18
    team.location.angular.x = 1
    team.location.linear.z = 2
    # 使用 publisher 发送该消息
    while not rospy.is_shutdown():
        pub.publish(team)
    # 开启 ros 运行时循环
    rospy.spin()

博客内容遵循 署名-非商业性使用-相同方式共享 4.0 国际 (CC BY-NC-SA 4.0) 协议

本文永久链接是：https://www.askeynil.com/2019/c8e84d4d.html

评论