ROS：结点和结点管理器

最新推荐文章于 2025-10-31 14:26:05 发布
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在ROS中，结点是执行计算的进程。

我是这样理解的，机器人的运动可能包括了很多不同的计算机，比如轨迹规划可能来自中央调度，定位可能来自机器人工控机，运动控制的计算可能来自下位单片机，所以说，机器人的运动其实是一个多计算机系统相互连接的过程，不同的计算机通过通信协议来连接。而ROS就将这些不同的计算机抽象成了不同的结点，以此来模拟不同计算机之间相互通信的过程。

在ROS里面，结点实质上是一个可执行程序，它从一些地方获取信息，然后又向一些地方发送信息。管理结点的工具叫做结点管理器，结点管理器负责处理结点与结点之间的通信问题，没有结点管理器，结点将无法找到彼此。

运行ROS的流程是，先运行结点管理器，再运行相关的结点。

例如在海龟程序中，在命令窗输入命令

roscore

就是启动结点管理器，之后在另外两个命令窗分别输入

rosrun turtlesim turtlesim_node

rosrun turtlesim turtle_teleop_key

这就是打开了两个不同的结点。

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ROS学习笔记（三、ros节点使用）
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rosmaster相当于婚姻介绍所，roscore相当于男性，其他节点相当于女性，想要男女信息匹配，需要在rosmaster里面去登记信息，相当于一个中间站一样的东西。通俗理解就是：我们所有写的代码，脚本都是需要执行的，因此需要将我们写的代码等转化成一个ros中可以执行的文件，这个可执行文件在ros中称为节点。至此，我们已经能够理解并且深度理解了ros节点的含义，并知道如何使用rosnode和rosrun命令使操作节点啦！在学会使用rosnode命令后，我们需要让节点运行起来，需要使用到rosrun命令。
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08-25 1073
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ros1接收和发送结点
09-17
<think> 首先，用户的问题是关于ROS1中接收和发送节点的实现方法及相关示例。我需要参考提供的引用，但用户说这些引用仅供参考，不是真正的需求，所以我更应该关注用户的上一次问题和我的回答历史。但是，在这个对话中，这是第一个问题，所以没有上一次回答。用户说："我想查找ROS1中接收和发送节点的相关信息"，所以我需要专注于这个问题。 引用内容： - 引用[1]: 关于ROS2节点的定义和示例，包括创建Python节点。 - 引用[2]: 关于ROS1简单节点demo（C++），包括发布者（发送节点）和订阅者（接收节点）。 - 引用[3]: 关于ROS的串口通讯，包括发送和接收消息。 用户明确提到了ROS1，所以引用[2]特别相关，因为它直接讨论ROS1的demo。 用户的需求："请问ROS1接收节点和发送节点的实现方法及相关示例"。所以，我需要解释如何在ROS1中实现发送节点（发布者）和接收节点（订阅者），并提供示例代码。 根据ROS1的架构： - 发送节点：通常是一个发布者（Publisher），发送消息到某个话题（Topic）。 - 接收节点：通常是一个订阅者（Subscriber），订阅话题并接收消息。 引用[2]提供了一个简单的ROS1 demo：talker_listener_demo.cpp，其中包含一个节点或两个节点（发布者和订阅者）。在ROS1中，一个节点可以包含多个发布者和订阅者，但通常我们为每个功能创建单独的节点。 在引用[2]中，它说："创建一个 ROS 节点以发布一个字符串消息到一个话题上，并创建一个订阅器来接收并打印这个消息"。它提到的是"一个节点"，但可能是一个包含发布者和订阅者的单个节点，或者可能是两个节点。标准做法是创建两个节点：一个发布者节点和一个订阅者节点。 为了匹配用户的问题，我应该提供： 1. 实现方法：如何创建发送节点和接收节点。 2. 相关示例：代码示例。 从引用[2]："这个 demo 包含两个文件：CMakeLists.txt 和 talker_listener_demo.cpp"。所以，我假设这个cpp文件包含发布者和订阅者的代码。我可以基于这个描述提供一个示例。 另外，用户提到"接收节点和发送节点"，所以我需要区分发送节点（发布者）和接收节点（订阅者）。 在我的回应中，我需要遵循系统级指令： - 所有行内数学表达式使用$...$，但在这个上下文中，可能没有数学表达式，所以我可以忽略。 - 独立公式使用$$...$$，同样可能不需要。 - LaTeX语法正确：确保任何代码块正确格式化。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题：在最后添加生成的相關問題。 - 回答中引用的段落末尾添加引用标识，例如[^1]。 引用标识：我应该引用提供的引用，如果适用。用户说这些引用仅供参考，但既然有相关信息，我应该使用它们。 具体来说： - 对于ROS1的示例，我可以引用引用[2]。 - 对于其他部分，如果有必要，引用其他。 现在，构建我的回答： 1. **开头**：介绍ROS1中节点的概念，解释发布者（发送节点）和订阅者（接收节点）。 2. **实现方法**： - 发送节点：创建一个发布者，指定话题和消息类型。 - 接收节点：创建一个订阅者，指定话题和回调函数。 - 需要创建节点句柄（NodeHandle）。 - 消息类型：例如，std_msgs/String。 3. **相关示例**：提供两个示例代码：一个用于发送节点（发布者），另一个用于接收节点（订阅者）。既然引用[2]提到一个文件，我可以提供一个cpp文件示例包含两者，但最好分成两个文件以清晰。 用户说"接收节点和发送节点"，可能指两个独立的节点。所以，我应该提供两个代码片段：一个发送节点代码，一个接收节点代码。 使用C++示例，因为引用[2]是C++。如果需要Python，引用[1]是Python但针对ROS2；引用[3]有Python但针对串口通讯。用户提到ROS1，所以C++更标准，但Python也可能。我可以提供C++示例，因为引用[2]直接相关。 4. **引用**：在适当的地方添加引用标识。例如，当提到demo时，引用[^2]。 5. **结构清晰**：帮助用户逐步理解。 6. **生成相关问题**：在最后添加§§相关问题§§部分。 最后，确保回答真实可靠，基于ROS1知识。 大纲： - 介绍ROS1节点概念。 - 发送节点实现： - 步骤。 - 代码示例。 - 接收节点实现： - 步骤。 - 代码示例。 - 编译和运行说明。 - 相关问题生成。 代码示例：基于引用[2]，提供一个简单的发布者和订阅者。 假设： - 发布者节点：发布字符串消息到"chatter"话题。 - 订阅者节点：订阅"chatter"话题并打印消息。 代码： - talker.cpp (发送节点) - listener.cpp (接收节点) - CMakeLists.txt 在回答中，我可以内联代码或描述。 </think> 下面是针对 ROS1（Robot Operating System version 1）中接收节点（订阅节点）和发送节点（发布节点）的详细解答。在 ROS1 中，节点是基本的计算单元，发送节点通过发布消息到话题（Topic）实现数据发送，接收节点通过订阅话题并处理回调函数实现数据传输。实现方法基于 ROS1 的 C++ API，核心步骤包括创建节点句柄、定义消息类型、实例化发布者或订阅者，并处理消息循环。我使用了引用[2]中提到的简单 demo 结构作为参考，但将其扩展为两个独立的节点（一个发送节点和一个接收节点），并提供了完整的示例代码和编译说明[^2]。 ### ROS1接收节点和发送节点的实现方法 #### 1. **发送节点（发布节点）的实现方法** 发送节点负责创建主题（Topic）并发布消息。以下是关键步骤： - **创建节点句柄**：使用 `ros::init()` 初始化节点，`ros::NodeHandle` 管理节点资源。 - **实例化发布者**：使用 `NodeHandle::advertise<消息类型>(topic_name, queue_size)` 定义一个发布者对象。 - **发布消息**：在主循环中，使用 `publish()` 方法发送消息。 - 消息类型可选择标准类型如 `std_msgs::String`（字符串消息）或自定义类型。 #### 2. **接收节点（订阅节点）的实现方法** 接收节点订阅主题并处理接收的消息。以下是关键步骤： - **创建节点句柄**：类似发送节点。 - **实例化订阅者**：使用 `NodeHandle::subscribe<消息类型>(topic_name, queue_size, callback_function)` 定义一个订阅者对象。 - **定义回调函数**：回调函数在消息到达时自动调用，用于处理消息（如打印消息内容）。 - **spin机制**：使用 `ros::spin()` 或 `ros::spinOnce()` 保持节点活动，监听消息。 #### 3. **整体工作流程** - 两个节点独立运行，通过同一个话题（如 `"chatter"`）通信。 - 发送节点定期发布消息，接收节点实时接收并响应。 - 需确保消息类型匹配，否则通信失败。 - 节点需编译为可执行文件，并通过 `roscore` 启动 ROS Master 后运行。 ### 相关示例代码 以下示例基于引用[2]的 ROS1 demo 扩展，分为发送节点和接收节点的独立文件。示例使用标准消息 `std_msgs::String`，模拟一个发布字符串的发送节点和一个打印字符串的接收节点。 #### 文件结构 创建以下文件在同个 Catkin 工作空间中： - `src/talker.cpp`: 发送节点代码。 - `src/listener.cpp`: 接收节点代码。 - `CMakeLists.txt`: 编译配置文件。 #### 代码示例 ##### 发送节点 (`talker.cpp`) ```cpp #include "ros/ros.h" #include "std_msgs/String.h" int main(int argc, char **argv) { // 初始化节点，命名为 "talker" ros::init(argc, argv, "talker"); ros::NodeHandle nh; // 创建发布者，话题名为 "chatter"，队列大小10 ros::Publisher pub = nh.advertise<std_msgs::String>("chatter", 10); // 设置发布频率（1Hz） ros::Rate loop_rate(1); int count = 0; while (ros::ok()) { // 创建消息对象并填充数据 std_msgs::String msg; msg.data = "Hello, ROS! Count: " + std::to_string(count++); // 发布消息 pub.publish(msg); ROS_INFO("Sent: %s", msg.data.c_str()); // 打印发送日志 // 处理回调并休眠 ros::spinOnce(); loop_rate.sleep(); } return 0; } ``` ##### 接收节点 (`listener.cpp`) ```cpp #include "ros/ros.h" #include "std_msgs/String.h" // 回调函数：当消息到达时自动调用 void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg) { ROS_INFO("Received: %s", msg->data.c_str()); // 打印接收消息 } int main(int argc, char **argv) { // 初始化节点，命名为 "listener" ros::init(argc, argv, "listener"); ros::NodeHandle nh; // 创建订阅者，话题名为 "chatter"，队列大小10，绑定回调函数 ros::Subscriber sub = nh.subscribe("chatter", 10, chatterCallback); // 进入spin循环，持续监听消息 ros::spin(); return 0; } ``` ##### `CMakeLists.txt` 文件 用于编译节点。确保路径正确，并添加依赖。 ```cmake cmake_minimum_required(VERSION 3.0.2) project(demo_nodes) # 查找ROS包依赖 find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS roscpp std_msgs) # 声明可执行文件 add_executable(talker src/talker.cpp) target_link_libraries(talker ${catkin_LIBRARIES}) add_executable(listener src/listener.cpp) target_link_libraries(listener ${catkin_LIBRARIES}) # 安装规则（可选） install(TARGETS talker listener RUNTIME DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_BIN_DESTINATION} ) ``` #### 编译和运行步骤 1. **创建工作空间**（如果未创建）： ```bash mkdir -p ~/catkin_ws/src cd ~/catkin_ws/src catkin_init_workspace ``` 2. **添加代码和编译**： - 将 `talker.cpp`, `listener.cpp`, 和 `CMakeLists.txt` 放入 `~/catkin_ws/src/demo_nodes/` 目录。 - 编译包： ```bash cd ~/catkin_ws catkin_make source devel/setup.bash ``` 3. **运行节点**： - 启动 ROS Master： ```bash roscore ``` - 在新终端运行发送节点： ```bash rosrun demo_nodes talker ``` - 在新终端运行接收节点： ```bash rosrun demo_nodes listener ``` - 观察输出：发送节点打印 `Sent: ...`，接收节点打印 `Received: ...`。示例基于引用[2]的核心逻辑扩展[^2]。 ### 扩展说明 - **自定义消息**：如果需要复杂消息（如自定义数据类型），需定义 `.msg` 文件并编译。 - **错误处理**：添加 `try-catch` 块处理异常，确保节点健壮性。 - **串口通讯集成**：如果需要硬件通讯（如引用[3]中的串口），可结合 `ros-serial` 包实现消息收发[^3]。
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