ROS2基础之话题与服务

本文介绍ROS2中话题和服务的内容。并配合示例代码来实践以便加深理解。

安装依赖

安装相应的工具：

colcon 编译工具安装

1	sudo apt install python3-colcon-common-extensions git

设置colcon_cd，方便用colcon_cd 包名 快速打开到包的目录。需要在工作空间目录下使用，其他路径下使用会出现卡住的情况。

echo "source /usr/share/colcon_cd/function/colcon_cd.sh" >> ~/.bashrc

#设置colcon_cd打开的根目录，根据自己的实际情况设置
echo "export _colcon_cd_root=~/ros2_install" >> ~/.bashrc

设置colcon参数自动补全功能

1	echo "source /usr/share/colcon_argcomplete/hook/colcon-argcomplete.bash" >> ~/.bashrc

ROS2参数自动补全工具（zsh不支持ROS2参数自动补全，bash可以）

1	sudo apt-get install python3-argcomplete

会用到的几个命令：

编译整个工作空间

1	colcon build --symlink-install

编译单个功能包（包名需要是package.xml文件中name标签中的名字）

1	colcon build --symlink-install --packages-select 包名

source环境

#source ros2 系统层环境变量
source /opt/ros/galactic/setup.bash
#source ros2 工作空间层环境变量（galactic_ws为用户工作空间的名称）
source ~/galactic_ws/install/setup.bash

创建功能包

1	ros2 pkg create test_pkg --node-name test_cpp --dependencies rclcpp std_msgs

运行节点

1 2	ros2 run 包名执行文件名 #示例：ros2 run turtlesim turtlesim_node

安装ros包的命令

1 2	sudo apt-get install ros-<distro>-<package> #示例(安装gazebo相关的包)：sudo apt-get install ros-galactic-gazebo-*

ROS2 命令行工具速查表，请在公众号《首飞》中回复“cli”获取。

ROS2 工作空间

工作空间用于存放ros功能包。

ROS2系统工作空间

目录如下：

1	/opt/ros/galactic/

用命令安装的ros功能包都会在这个目录下。

1	source /opt/ros/galactic/setup.bash

source 该路径下的setup.bash可以获取ROS2系统维护的环境变量。相当于告诉电脑在哪里去找对应的工具和执行文件。比如ros2的命令行工具。

ROS2用户工作空间

例如：~/galactic_ws

创建用户工作空间

1	mkdir -p galactic_ws/src

实际上就是创建一系列的目录。ros功能包统一放到src目录下。

ROS2节点

一个节点只实现一个单独的功能（模块化）。实现节点功能的代码会组织成一个功能包（package）。

下面是一个典型的机器人系统框架图。

一个工作空间下可以有多个功能包，一个功能包可以有多个节点存在

创建ROS2功能包

在src目录下运行下面命令，创建一个包名为test_pkg，执行文件为test_cpp，并且依赖rclcpp std_msgs等功能包的ROS2功能包。

1	ros2 pkg create test_pkg --node-name test_cpp --dependencies rclcpp std_msgs

安装tree命令

1	sudo apt-get install tree

在galactic_ws下运行tree查看生成了哪里文件。

在galactic_ws下运行code . 查看生成的文件内容。

编译ROS2功能包

在galactic_ws目录下运行

1	colcon build --symlink-install

--symlink-install 指对于解释性的代码，如python，修改了源码后无需编译即可生效。ros2 run 会执行修改后的内容。因为安装文件是相应源码文件的软链接。对于编译性的源码则无效。比如修改C++源码后需要重新编译才能生效。

在galactic_ws下运行tree ，查看多了哪些文件。

编译命令的参考资料

https://docs.ros.org/en/galactic/Tutorials/Colcon-Tutorial.html

https://colcon.readthedocs.io/en/released/user/installation.html

运行ROS2节点

1 2	source install/setup.bash ros2 run test_pkg test_cpp

可以看到打印了hello world。

下载示例代码

在galactic_ws工作空间下的src目录下运行下面命令获取示例代码。

1	git clone https://gitee.com/shoufei/ros2_galactic_turorials.git

按照仓库的readme.md文件进行编译

节点间的通讯

有下面4种方式：

话题-topics
服务-services
动作-Action
参数-parameters

本篇文章讲前两个：话题和服务。

看到这里需要提醒一下，如果已经按照上面的说明编译好了示例代码，下面就可以试着运行一下下面的示例程序看看效果了。

话题-topics

话题概念（参考官方文档）

https://docs.ros.org/en/galactic/Tutorials/Topics/Understanding-ROS2-Topics.html

话题通讯接口是发布和订阅模型。一个节点程序里可以有多个发布器，也可以有多个接受器。发布器数据时，只管发布不管谁会接受。同理，接收器接收数据时，也只管接收对于的数据，不管到底是谁发的。那它们怎么对应起来呢？主要是通过数据的名称（即话题名称）来对应起来。

运行话题示例

运行订阅话题的节点

1	ros2 run examples_rclcpp_minimal_subscriber subscriber_member_function

运行发布话题的节点

1	ros2 run examples_rclcpp_minimal_publisher publisher_member_function

查看节点图

rqt

下面的路径里可以查看ROS2系统已经定义好的标准消息类型：

1	/opt/ros/galactic/include/std_msgs/msg

他们是一系列自动生成的文件。

自定义话题消息类型

https://docs.ros.org/en/galactic/Tutorials/Custom-ROS2-Interfaces.html

自定义消息类型和自定义一个C++的结构体很像。但使用的类型需要是之前已经定义好的。

运行示例

1 2	ros2 run examples_rclcpp_minimal_publisher publisher_member_function_with_custom_msg ros2 run examples_rclcpp_minimal_subscriber subscriber_member_function_with_custom_msg

定义发布器和订阅器的示例

1
2
3

vel_cmd_publisher_ = this->create_publisher<geometry_msgs::msg::Twist>("turtle1/cmd_vel", 1);
turtlesim_pose_subscription_ = this->create_subscription<turtlesim::msg::Pose>(
    "turtle1/pose", 1, std::bind(&TurtlesimController::turtlesim_pose_callback, this, std::placeholders::_1));

服务-services

服务概念（参考官方文档）

https://docs.ros.org/en/galactic/Tutorials/Services/Understanding-ROS2-Services.html

可以通过rqt中的service caller插件来发送服务请求。

运行服务示例

运行服务端的节点

1	ros2 run examples_rclcpp_minimal_service service_main

运行客户端的节点

1	ros2 run examples_rclcpp_minimal_client client_main

在下面的路径下可以查看ROS2系统定义的服务类型

1	/opt/ros/galactic/include/std_srvs/srv

自定义服务类型