機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS原理及應(yīng)用 課件 11 ROS節(jié)點(diǎn)與話題

ROS節(jié)點(diǎn)與話題什么是節(jié)點(diǎn)node在ROS的世界里，最小的進(jìn)程單元就是節(jié)點(diǎn)（node）。一個(gè)軟件包里可以有多個(gè)可執(zhí)行文

件，可執(zhí)行文件在運(yùn)行之后就成了一個(gè)進(jìn)程(process)，這個(gè)進(jìn)程在ROS中就叫做節(jié)點(diǎn)。2024/11/292

ROS節(jié)點(diǎn)（node）什么是節(jié)點(diǎn)node從程序角度來說，node就是一個(gè)可執(zhí)行文件（通常為C++編譯生成的可執(zhí)行文件、Python腳本）被執(zhí)行，加載到了內(nèi)存之中；從功能角度來說，通常一個(gè)node負(fù)責(zé)機(jī)器人的某一個(gè)單獨(dú)的功能。2024/11/293

ROS節(jié)點(diǎn)（node）什么是節(jié)點(diǎn)node由于機(jī)器人的功能模塊非常復(fù)雜，我們往往不會(huì)把所有功能都集中到一個(gè)node上。例如在輪式機(jī)器人中：一個(gè)node來控制底盤輪子的運(yùn)動(dòng)，一個(gè)node驅(qū)動(dòng)攝像頭獲取圖像，一個(gè)node驅(qū)動(dòng)激光雷達(dá)，一個(gè)node根據(jù)傳感器信息進(jìn)行路徑規(guī)劃……

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ROS節(jié)點(diǎn)（node）什么是節(jié)點(diǎn)node一個(gè)節(jié)點(diǎn)只負(fù)責(zé)單一功能，這樣做可以降低程序發(fā)生崩潰的可能性，如果把所有功能都寫到一個(gè)程序中，模塊間的通信、異常處理將會(huì)很麻煩。

前面的例子中，小海龜畫面顯示程序（turtlesim_node）、小海龜鍵盤控制程序（turtle_teleop_key）、小海龜畫正方形程序（draw_square）都是節(jié)點(diǎn)2024/11/295

ROS節(jié)點(diǎn)（node）節(jié)點(diǎn)（Node）執(zhí)行具體任務(wù)的進(jìn)程、獨(dú)立運(yùn)行的可執(zhí)行文件；不同節(jié)點(diǎn)可使用不同的編程語言，可分布式運(yùn)行在不同的主機(jī)；節(jié)點(diǎn)在系統(tǒng)中的名稱必須是唯一的。2024/11/296

ROS節(jié)點(diǎn)（node）節(jié)點(diǎn)管理器（master）機(jī)器人實(shí)際運(yùn)行時(shí)往往會(huì)運(yùn)行眾多的node。為了調(diào)配、管理這些node，ROS提供節(jié)點(diǎn)管理器

master,管理各個(gè)節(jié)點(diǎn)node。當(dāng)ROS程序啟動(dòng)時(shí)，第一步首先啟動(dòng)master，由節(jié)點(diǎn)管理器處理依次啟動(dòng)node。

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ROS節(jié)點(diǎn)（node）節(jié)點(diǎn)管理器ROS程序控制中心為節(jié)點(diǎn)node提供命名和注冊服務(wù)；跟蹤和記錄話題/服務(wù)通信，輔助節(jié)點(diǎn)相互查找、建立連接；提供參數(shù)服務(wù)器，節(jié)點(diǎn)使用此服務(wù)器存儲(chǔ)和檢索運(yùn)行時(shí)的參數(shù)2024/11/298

ROS節(jié)點(diǎn)（node）節(jié)點(diǎn)管理器ROS程序啟動(dòng)時(shí)必須先啟動(dòng)master使用下列ros命令roscore2024/11/299

ROS節(jié)點(diǎn)（node）1節(jié)點(diǎn)運(yùn)行命令rosrun

$rosrunpkg_nameprog_name

包名程序名包名和程序名記不太清是可以使用tab鍵補(bǔ)全

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ROS節(jié)點(diǎn)操作命令2節(jié)點(diǎn)管理命令rosnode

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ROS節(jié)點(diǎn)操作命令rosnodelist列出當(dāng)前運(yùn)行的node信息rosnodeinfonode_name顯示node的詳細(xì)信息rosnodekillnode_name結(jié)束某個(gè)noderosnodeping測試連接節(jié)點(diǎn)

話題topictopic是ROS中的常用的通信方式。適用于實(shí)時(shí)性、周期性的消息傳輸。topic是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的單向通信方式，這里的“點(diǎn)”指的是node，也就是說node之間可以通過topic方式來傳遞信息。

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ROS話題發(fā)布者與訂閱者話題topic通信中發(fā)送話題數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)稱為發(fā)布者（publisher）

接受話題數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)稱為訂閱者（

subscriber

）

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ROS話題消息（message）話題topic通信的數(shù)據(jù)稱為消息（message）

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ROS話題話題topic通信的過程topic要經(jīng)歷下面幾步的初始化過程：首先，publisher節(jié)點(diǎn)和subscriber節(jié)點(diǎn)都要到節(jié)點(diǎn)管理器進(jìn)行注冊，然后publisher會(huì)發(fā)布topic，subscriber在master的指揮下會(huì)訂閱該主題topic，從而建立起發(fā)布-訂閱（pub-sub）之間的通信。整個(gè)過程是單向的，數(shù)據(jù)由發(fā)布者傳遞給訂閱者。2024/11/2915

ROS話題發(fā)布/訂閱模型發(fā)布者可以發(fā)布一個(gè)或多個(gè)話題發(fā)布者也可以是訂閱者一個(gè)發(fā)布者可以有多個(gè)訂閱者，一個(gè)訂閱者可以訂閱多個(gè)話題一個(gè)話題topic可以被多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)布，也可以同時(shí)被多個(gè)節(jié)點(diǎn)接收2024/11/2916

ROS話題理解“異步”概念在發(fā)布者node1每發(fā)布一次消息之后，就會(huì)繼續(xù)執(zhí)行下一個(gè)動(dòng)作，至于消息是什么狀態(tài)、被怎樣處理，它不需要了解；對(duì)于訂閱者node2，它只管接收和處理某個(gè)話題上的消息，至于是誰發(fā)來的，它不會(huì)關(guān)心。所以node1、node2兩者都是各司其責(zé)，不存在協(xié)同工作，稱這樣的通信方式是異步的

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ROS話題命令作用rostopiclist

列出當(dāng)前所有的topicrostopicinfotopic_name顯示某個(gè)topic的屬性信息rostopicechotopic_name顯示某個(gè)topic的內(nèi)容rostopicpubtopic_name...向某個(gè)topic發(fā)布內(nèi)容rostopicbwtopic_name查看某個(gè)topic的帶寬rostopichztopic_name查看某個(gè)topic的頻率rostopicfindtopic_type查找某個(gè)類型的topicrostopictypetopic_name查看某個(gè)topic的類型(msg)2024/11/2918

ROS話題操作命令

2024/11/2919節(jié)點(diǎn)計(jì)算圖概念計(jì)算圖（ComputationGraph）是一個(gè)由ROS進(jìn)程組成的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，它們能夠共同處理數(shù)據(jù)。ROS的基本計(jì)算圖概念有節(jié)點(diǎn)（Nodes）、主節(jié)點(diǎn)（Master）、參數(shù)服務(wù)器（ParameterServer）、消息（Messages）、服務(wù)（Services）、話題（Topics）和包（Bags），它們都以不同的方式向圖（Graph）提供數(shù)據(jù)。節(jié)點(diǎn)（Nodes）：節(jié)點(diǎn)是一個(gè)可執(zhí)行文件，可以與其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。消息（Messages）：訂閱或發(fā)布話題時(shí)所使用的ROS數(shù)據(jù)類型。話題（Topics）：節(jié)點(diǎn)可以將消息發(fā)布到話題，或通過訂閱話題來接收消息。主節(jié)點(diǎn)（Master）：ROS的命名服務(wù)，例如幫助節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)彼此。rosout：在ROS中相當(dāng)于stdout/stderr（標(biāo)準(zhǔn)輸出/標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤）。roscore：主節(jié)點(diǎn)+rosout+

參數(shù)服務(wù)器（會(huì)在以后介紹）。2024/11/2920使用rqt_grqph查看節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的計(jì)算圖1、在ROS中啟動(dòng)小烏龜示例程序$roscore$rosrunturtlesimturtlesim_node$rosrunturtle