ROS2核心概念

节点

创建节点流程

  • 编程接口初始化
  • 创建节点并初始化
  • 实现节点功能
  • 销毁节点并关闭接口
#!/usr/bin/env python3
import rclpy # ROS2 Python接口库
from rclpy.node import Node # ROS2 节点类
import time """
创建一个HelloWorld节点, 初始化时输出“hello world”日志
"""
class HelloWorldNode(Node):
def __init__(self, name):
super().__init__(name) # ROS2节点父类初始化
while rclpy.ok(): # ROS2系统是否正常运行
self.get_logger().info("Hello World") # ROS2日志输出
time.sleep(0.5) # 休眠控制循环时间 def main(args=None): # ROS2节点主入口main函数
rclpy.init(args=args) # ROS2 Python接口初始化
node = HelloWorldNode("node_helloworld_class") # 创建ROS2节点对象并进行初始化
rclpy.spin(node) # 循环等待ROS2退出
node.destroy_node() # 销毁节点对象
rclpy.shutdown() # 关闭ROS2 Python接口

发布/订阅模型

话题数据传输的特性是从一个节点到另外一个节点,发送数据的对象称之为发布者,接收数据的对象称之为订阅者,每一个话题都需要有一个名字,传输的数据也需要有固定的数据类型。

消息接口

最后,既然是数据传输,发布者和订阅者就得统一数据的描述格式,不能一个说英文,一个理解成了中文。在 ROS 中,话题通信数据的描述格式称之为消息,对应编程语言中数据结构的概念。比如这里的一个图像数据,就会包含图像的长宽像素值、每个像素的RGB等等,在ROS中都有标准定义。

消息是ROS中的一种接口定义方式,与编程语言无关,我们也可以通过.msg后缀的文件自行定义,有了这样的接口,各种节点就像积木块一样,通过各种各样的接口进行拼接,组成复杂的机器人系统。

 
 
  • 话题通信接口的定义使用的是.msg文件,由于是单向传输,只需要描述传输的每一帧数据是什么就行,比如在这个定义里,会传输两个32位的整型数,x、y,我们可以用来传输二维坐标的数值。

  • 服务通信接口的定义使用的是.srv文件,包含请求和应答两部分定义,通过中间的“---”区分,比如之前我们学习的加法求和功能,请求数据是两个64位整型数a和b,应答是求和的结果sum。

  • 动作是另外一种通信机制,用来描述机器人的一个运动过程,使用.action文件定义,比如我们让小海龟转90度,一边转一边周期反馈当前的状态,此时接口的定义分成了三个部分,分别是动作的目标,比如是开始运动,运动的结果,最终旋转的90度是否完成,还有一个周期反馈,比如每隔1s反馈一下当前转到第10度、20度还是30度了,让我们知道运动的进度。

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