ROS 中的基本通信机制主要有如下三种实现策略:
-
话题通信(发布订阅模式)
-
服务通信(请求响应模式)
-
参数服务器(参数共享模式)
1、话题通信：发布订阅模式
一个节点发布消息到话题，另一个节点从话题订阅消息
publisher：发布
subscriber：订阅
话题用于：不断更新的数据传输场景
例如：雷达，摄像头，gps等传感器数据的采集。
c++实现
模型实现：
发布方、订阅方和数据
流程：
- 编写发布方实现；
- 编写订阅方实现；
- 编辑配置文件；
- 编译并执行。
发布方：
#include"ros/ros.h"
#include"std_msgs/String.h"//发送文本的头文件
#include <sstream> //实现字符串拼接数字头文件
/*
发布方实现：
1.包含头文件
ROS中的文本类型--->std_msgs/String.h
2.初始化ros节点：就是创建二狗子这个对象
3.创建节点句柄
4.创建发布者对象
5.编写发布逻辑并发布数据
*/
int main(int argc, char *argv[])
{
setlocale(LC_ALL,"");//日志发送的是中文，避免乱码需要用。
/* code */
ros::init(argc,argv,"erGouZi"); //初始化节点，创建节点名称，这是节点名，初始化ros节点，要起个名字，这个名字就相当于你那个相亲对象
ros::NodeHandle nh;//创建节点句柄nh
ros::Publisher pub = nh.advertise<std_msgs::String>("fang",10);//创建发布者,这是话题名，在发布者对象它调用的是句柄的advertise函数，他里面得有泛型，他就是被发布消息的类型，还有一个话题，
//循环发布
//要求用10hz的频率发送数据，并且文本后添加编号
//先创建被发布的消息
std_msgs::String msg;
//发布频率10hz
ros::Rate rate(1);
//设置编号
int count = 0;//添加一个计数器
//编写一个循环，循环中发布出去
ros::Duration(3.0).sleep();
while(ros::ok())//只要这个节点还活着，这个循环就成立
{
count++;
// msg.data = "hello";//给msg赋值
//实现字符串拼接数字
std::stringstream ss;//创建一个stringstream对象
ss <<"hello --->" << count;//字符串拼接，把拼接后的数值取出来赋值给我们的msg
msg.data = ss.str();//可以把string流里面的数据提取为字符串
pub.publish(msg);//发布msg
//添加日志：
ROS_INFO("发送的消息:%s",msg.data.c_str());
rate.sleep();//调用rate频率函数
ros::spinOnce();//官方建议，处理回调函数
}
return 0;
}
ros::Publisher pub = nh.advertise<std_msgs::String>("fang",10);
advertise<被发布的消息的类型>
订阅方：
#include"ros/ros.h"
#include"std_msgs/String.h"//发送文本的头文件
#include <sstream> //实现字符串拼接数字头文件
/*
订阅方实现：
1.包含头文件
ROS中的文本类型--->std_msgs/String.h
2.初始化ros节点：就是创建二狗子这个对象
3.创建节点句柄
4.创建订阅者对象
5.处理订阅到的数据
6.需要声明一个spin（）函数
*/
void doMsg(const std_msgs::String::ConstPtr &msg)//他的这个参数是订阅到的参数，订阅到的参数是std_msgs/String下的string类型，订阅的这个参数是被const修饰的，他是一个饮用&msg，我现在拿到的是传入消息的std_msgs/String下的string类型的是他的一个常量指针的引用。
{//通过msg这个参数获取并订阅到的数据
ROS_INFO("翠花订阅的数据:%s",msg->data.c_str());//这个msg下面我们知道他有个data，msg在这他是一个指针，确切讲是一个指针的引用，然后要用过箭头的方式把这个data调用出来，另外这个data是string风格类型的，我们要打印的是c风格的字符串然后在.c_str()
}
int main(int argc, char *argv[])
{
setlocale(LC_ALL,"");//日志发送的是中文，避免乱码需要用。
// 2.初始化ros节点：就是创建翠花这个对象
ros::init(argc,argv,"cuiHua");
//3.创建节点句柄
ros::NodeHandle nh;
//4.创建订阅者对象
ros::Subscriber sub = nh.subscribe("fang",10,doMsg);//这个回调函数就是第5步了，处理订阅到的数据但是domsg还没有我们需要协议下
//5.处理订阅到的数据
ros::spin();//回头，我们的main函数会从上往下以此执行，但是在执行到创建订阅者对象的语句的时候最后有一个回调函数，这个回调函数每订阅到一次，他都会被执行一次，那么如果你从上往下执行万了之后，这个main函数就执行一次这样做是不行的的，执行完创建订阅者对象这行后到spin的时候我们要回头，回头的意思说的干啥，就是要调用创建订阅者对象的回调函数去。因为回调函数要被频繁执行。
//如果在我们的订阅当中，你没有这个 spin处理，很可能出现的情况就是你的消息是订阅不到的。然后这个结果是打印不出来的
return 0;
}
cmakelists。txt配置
1、add_executable(参数1 src/参数2.cpp)
添加可执行文件，参数2是可执行文件的名字
参数1是给这个源文件的映射的一个节点名称。一般建议和源文件名字一样
add_executable(demo01_pub src/demo01_pub.cpp)
2、target_link_libraries(参数1
${catkin_LIBRARIES}
)
参数1改为我们映射的这个名字
target_link_libraries(demo01_pub
${catkin_LIBRARIES}
)
运行：ros 报名 节点名
例如这个节点映射了
运行就是ros 包名 demo01_pub
python的实现
流程:
- 编写发布方实现；
- 编写订阅方实现；
- 为python文件添加可执行权限；
- 编辑配置文件；
- 编译并执行。
发布者：
#! /usr/bin/env python
"""
需求: 实现基本的话题通信，一方发布数据，一方接收数据，
实现的关键点:
1.发送方
2.接收方
3.数据(此处为普通文本)
PS: 二者需要设置相同的话题
消息发布方:
循环发布信息:HelloWorld 后缀数字编号
实现流程:
1.导包
2.初始化 ROS 节点:命名(唯一)
3.实例化 发布者 对象
4.组织被发布的数据，并编写逻辑发布数据
"""
#1.导包
import rospy
from std_msgs.msg import String
if __name__ == "__main__":
#2.初始化 ROS 节点:命名(唯一)
rospy.init_node("talker_p")
#3.实例化 发布者 对象
pub = rospy.Publisher("chatter",String,queue_size=10)
#4.组织被发布的数据，并编写逻辑发布数据
msg = String() #创建 msg 对象
msg_front = "hello 你好"
count = 0 #计数器
# 设置循环频率
rate = rospy.Rate(1)
while not rospy.is_shutdown():
#拼接字符串
msg.data = msg_front + str(count)
pub.publish(msg)
rate.sleep()
rospy.loginfo("写出的数据:%s",msg.data)
count += 1
订阅方：
#! /usr/bin/env python
"""
需求: 实现基本的话题通信，一方发布数据，一方接收数据，
实现的关键点:
1.发送方
2.接收方
3.数据(此处为普通文本)
消息订阅方:
订阅话题并打印接收到的消息
实现流程:
1.导包
2.初始化 ROS 节点:命名(唯一)
3.实例化 订阅者 对象
4.处理订阅的消息(回调函数)
5.设置循环调用回调函数
"""
#1.导包
import rospy
from std_msgs.msg import String
def doMsg(msg):
rospy.loginfo("I heard:%s",msg.data)
if __name__ == "__main__":
#2.初始化 ROS 节点:命名(唯一)
rospy.init_node("listener_p")
#3.实例化 订阅者 对象
sub = rospy.Subscriber("chatter",String,doMsg,queue_size=10)
#4.处理订阅的消息(回调函数)
#5.设置循环调用回调函数
rospy.spin()
3.添加可执行权限
终端下进入 scripts 执行:chmod +x *.py
4.配置 CMakeLists.txt
catkin_install_python(PROGRAMS
scripts/talker_p.py
scripts/listener_p.py
DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_BIN_DESTINATION}
)
ros的执行：
运行直接就是节点名字。
2、话题通信自定义msg：
msgs只是简单的文本文件，每行具有字段类型和字段名称，可以使用的字段类型有：
-
int8, int16, int32, int64 (或者无符号类型: uint*)
-
float32, float64
-
string
-
time, duration
-
other msg files
-
variable-length array[] and fixed-length array[C]
ROS中还有一种特殊类型：Header，标头包含时间戳和ROS中常用的坐标帧信息。会经常看到msg文件的第一行具有Header标头。
需求:创建自定义消息，该消息包含人的信息:姓名、身高、年龄等。
流程:
- 按照固定格式创建 msg 文件
- 编辑配置文件
- 编译生成可以被 Python 或 C++ 调用的中间文件
1.定义msg文件
功能包下新建 msg 目录，添加文件 Person.msg
string name
uint16 age
float64 height
2.编辑配置文件
package.xml中添加编译依赖与执行依赖
<build_depend>message_generation</build_depend>
<exec_depend>message_runtime</exec_depend>
<!--
exce_depend 以前对应的是 run_depend 现在非法
-->
build：建立
exec：执行
CMakeLists.txt编辑 msg 相关配置
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
roscpp
rospy
std_msgs
message_generation
)
# 需要加入 message_generation,必须有 std_msgs
## 配置 msg 源文件
add_message_files(
FILES
Person.msg
)
#执行时依赖
catkin_package(
# INCLUDE_DIRS include
# LIBRARIES demo02_talker_listener
CATKIN_DEPENDS roscpp rospy std_msgs message_runtime
# DEPENDS system_lib
)
generate messages ：生成消息
3.编译
编译后的中间文件查看:
C++ 需要调用的中间文件(.../工作空间/devel/include/包名/xxx.h)
Python 需要调用的中间文件(.../工作空间/devel/lib/python3/dist-packages/包名/msg)
后续调用相关 msg 时，是从这些中间文件调用的
2、1话题通信自定义msg调用A(C++)
分析:
在模型实现中，ROS master 不需要实现，而连接的建立也已经被封装了，需要关注的关键点有三个:
- 发布方
- 接收方
- 数据(此处为自定义消息)
流程:
- 编写发布方实现；
- 编写订阅方实现；
- 编辑配置文件；
- 编译并执行。
0.vscode 配置
为了方便代码提示以及避免误抛异常，需要先配置 vscode，将前面生成的 head 文件路径配置进 c_cpp_properties.json 的 includepath属性:
{
"configurations": [
{
"browse": {
"databaseFilename": "",
"limitSymbolsToIncludedHeaders": true
},
"includePath": [
"/opt/ros/noetic/include/**",
"/usr/include/**",
"/xxx/yyy工作空间/devel/include/**" //配置 head 文件的路径
],
"name": "ROS",
"intelliSenseMode": "gcc-x64",
"compilerPath": "/usr/bin/gcc",
"cStandard": "c11",
"cppStandard": "c++17"
}
],
"version": 4
}
需要进行一下vscode配置：
为了方便代码提示以及避免误抛异常，需要先配置 vscode，将前面生成的 head 文件路径配置进 c_cpp_properties.json 的 includepath属性:
{
"configurations": [
{
"browse": {
"databaseFilename": "",
"limitSymbolsToIncludedHeaders": true
},
"includePath": [
"/opt/ros/noetic/include/**",
"/usr/include/**",
"/xxx/yyy工作空间/devel/include/**" //配置 head 文件的路径
],
"name": "ROS",
"intelliSenseMode": "gcc-x64",
"compilerPath": "/usr/bin/gcc",
"cStandard": "c11",
"cppStandard": "c++17"
}
],
"version": 4
}
发布方：
#include"ros/ros.h"
#include "plumbing_pubsub/Person.h"
/*
发布方：发布人消息
1.包含头文件
#include "plumbing_pub_sub/Person.h"
2.初始化ros节点
3.创建节点句柄
4.创建发布者对象
5.编写发布逻辑，发布数据
*/
int main(int argc, char *argv[])
{
setlocale(LC_ALL,"");
ROS_INFO("这是消息的发布方");
// 2.初始化ros节点
ros::init(argc,argv,"banZhuRen");
// 3.创建节点句柄
ros::NodeHandle nh;
// 4.创建发布者对象
ros::Publisher pub = nh.advertise<plumbing_pubsub::Person>("liaoTian",10);//泛型是按照你的消息的类型来设置的。我们的消息内容是功能报下面的person
// 5.编写发布逻辑，发布数据
//5-1.创建被发布的数据
plumbing_pubsub::Person person;
person.name ="张三";
person.age=1;
person.height=1.73;
//5-2.设置发布频率
ros::Rate rate(1);
//5-3循环发布数据
while(ros::ok)
{
person.age+=1;
//核心：数据发布
pub.publish(person);
ROS_INFO("发布的消息：%s,%d,%.2f",person.name.c_str(),person.age,person.height);
rate.sleep();
ros::spinOnce();
}
return 0;
}
订阅者
#include"ros/ros.h"
#include "plumbing_pubsub/Person.h"
/*
订阅方：订阅消息
1.包含头文件
#include "plumbing_pub_sub/Person.h"
2.初始化ros节点
3.创建节点句柄
4.创建定订阅者对象
5.处理订阅的数据
6。调用spin（）函数
*/void doPerson(const plumbing_pubsub::Person::ConstPtr &person)//他的这个参数是订阅到的参数，订阅到的参数是std_msgs/String下的string类型，订阅的这个参数是被const修饰的，他是一个饮用&msg，我现在拿到的是传入消息的std_msgs/String下的string类型的是他的一个常量指针的引用。
{//通过msg这个参数获取并订阅到的数据
ROS_INFO("订阅人的信息:%s,%d,%.2f",person->name.c_str(),person->age,person->height);//这个msg下面我们知道他有个data，msg在这他是一个指针，确切讲是一个指针的引用，然后要用过箭头的方式把这个data调用出来，另外这个data是string风格类型的，我们要打印的是c风格的字符串然后在.c_str()
}
int main(int argc, char *argv[])
{
setlocale(LC_ALL,"");
ROS_INFO("这是消息的订阅方");
// 2.初始化ros节点
ros::init(argc,argv,"jiaZhang");
// 3.创建节点句柄
ros::NodeHandle nh;
// 4.创建订阅者对象
ros::Subscriber sub = nh.subscribe("liaoTian",10,doPerson);//话题名称
// 5.处理订阅的数据
// 6。调用spin（）函数
ros::spin();
return 0;
}
3.配置 CMakeLists.txt
需要添加 add_dependencies 用以设置所依赖的消息相关的中间文件。
add_executable(person_talker src/person_talker.cpp)
add_executable(person_listener src/person_listener.cpp)
add_dependencies(person_talker ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)
add_dependencies(person_listener ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)
target_link_libraries(person_talker
${catkin_LIBRARIES}
)
target_link_libraries(person_listener
${catkin_LIBRARIES}
)
add_dependencies(person_talker ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)
add_dependencies(person_listener ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)
多了这两个
dependencies：依赖关系
自定义消息你还需要配置一个东西：
add_dependencies(参数1 参数2 )
设置两个参数：
参数1：源文件映射名称
参数2：${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp
参数2用来干什么的：
他可以保证我们一个调用时候的依赖关系
有了这个配置以后在编译的时候，我得先保证你这个自定义的msg被编译完了，然后再编译调用msg的这个cpp文件
python的实现
流程:
- 编写发布方实现；
- 编写订阅方实现；
- 为python文件添加可执行权限；
- 编辑配置文件；
- 编译并执行。
0.vscode配置
为了方便代码提示以及误抛异常，需要先配置 vscode，将前面生成的 python 文件路径配置进 settings.json
{
"python.autoComplete.extraPaths": [
"/opt/ros/noetic/lib/python3/dist-packages",
"/xxx/yyy工作空间/devel/lib/python3/dist-packages"
]
}
不配置的话后期编写的时候没有自动补齐功能，运行时不影响的
1.发布方
#! /usr/bin/env python
"""
发布方:
循环发送消息
"""
import rospy
from demo02_talker_listener.msg import Person
if __name__ == "__main__":
#1.初始化 ROS 节点
rospy.init_node("talker_person_p")
#2.创建发布者对象
pub = rospy.Publisher("chatter_person",Person,queue_size=10)
#3.组织消息
p = Person()
p.name = "葫芦瓦"
p.age = 18
p.height = 0.75
#4.编写消息发布逻辑
rate = rospy.Rate(1)
while not rospy.is_shutdown():
pub.publish(p) #发布消息
rate.sleep() #休眠
rospy.loginfo("姓名:%s, 年龄:%d, 身高:%.2f",p.name, p.age, p.height)
订阅方：
#! /usr/bin/env python
"""
订阅方:
订阅消息
"""
import rospy
from demo02_talker_listener.msg import Person
def doPerson(p):
rospy.loginfo("接收到的人的信息:%s, %d, %.2f",p.name, p.age, p.height)
if __name__ == "__main__":
#1.初始化节点
rospy.init_node("listener_person_p")
#2.创建订阅者对象
sub = rospy.Subscriber("chatter_person",Person,doPerson,queue_size=10)
rospy.spin() #4.循环
3.权限设置
终端下进入 scripts 执行:chmod +x *.py
4.配置 CMakeLists.txt
catkin_install_python(PROGRAMS
scripts/talker_p.py
scripts/listener_p.py
scripts/person_talker.py
scripts/person_listener.py
DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_BIN_DESTINATION}
)