【ROS2】【分步讲解】节点的使用以及引入消息接口的方法

原创已于 2025-06-03 21:55:50 修改 · 1.1k 阅读

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#算法 #网络 #c++ #ros2 #机器人 #通信

于 2025-05-14 18:27:09 首次发布

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写在前面

主要参考了小鱼的ROS2教程，其他教程在分部拆解上有些模棱两可
不算完全原创，只能说是个人再解释，个人笔记

建立完整功能节点的步骤概述

创建节点
定义该节点的身份
为节点分配具体任务
ros2 run

打个比方，今天要完成送快递的任务，将任务拆解后可分为：

招人
让这个人变成快递员
给TA分配具体任务（把城北的快递派送完）
让TA干活

完整程序展示（以publisher为例）

class TopicPublisher01 : public rclcpp::Node
{
public:
    // 构造函数,有一个参数为节点名称
    TopicPublisher01(std::string name) : Node(name)
    {
        RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "发布者节点%s 已启动.", name.c_str());
        command_publisher_ = this->create_publisher<std_msgs::msg::String>("command", 10);
        timer_ = this->create_wall_timer(std::chrono::milliseconds(500), std::bind(&TopicPublisher01::timer_callback, this));
    }

private:
    void timer_callback()
    {
        // 创建消息
        std_msgs::msg::String message;
        message.data = "forward";
        // 日志打印
        RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Publishing: '%s'", message.data.c_str());
        // 发布消息
        command_publisher_->publish(message);
    }
    // 声名定时器指针
    rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_;
    // 声明节点
    rclcpp::Publisher<std_msgs::msg::String>::SharedPtr command_publisher_;
};

分部拆解

创建节点

创建节点发生在auto node = std::make_shared(“topic_publisher_01”);
当构造函数TopicPublisher01被调用，节点名称参数写入Node(name)时，节点就被创建完成了
相当于在没有人的情况下，招了个人进来，但是TA现在还不知道自己是来干嘛的，只知道自己是人，是一个劳动力

仅仅被创建的节点本身不具有任何功能，具体功能是加在上面的程序基础上的

class TopicPublisher01 : public rclcpp::Node
{
public:
    // 构造函数,有一个参数为节点名称
    TopicPublisher01(std::string name) : Node(name)
    {
        RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "发布者节点%s 已启动.", name.c_str());
    }

private:
};


int main(int argc, char **argv)
{
    rclcpp::init(argc, argv);
    /*创建对应节点的共享指针对象*/
    auto node = std::make_shared<TopicPublisher01>("topic_publisher_01");
    /* 运行节点，并检测退出信号*/
    rclcpp::spin(node);
    rclcpp::shutdown();
    return 0;
}

节点功能定义
- 相比上面的程序两行代码，将该节点定义成publisher，作为消息的发布者
- 相当于从无业游民变成了快递员
```
public:
    command_publisher_ = this->create_publisher<std_msgs::msg::String>("command", 10);
private:
    rclcpp::Publisher<std_msgs::msg::String>::SharedPtr command_publisher_;
```
  具体解释：创建一个发布者，向名为 “command” 的话题发布 std_msgs::msg::String 类型的消息，并设置消息队列长度为 10（即最大消息缓存数量）

分配具体任务

为发布者节点增加定时发送的功能，主要增加了下面的代码
相当于为快递员分配的具体的工作任务，招人了总是要用起来的

timer_ = this->create_wall_timer(std::chrono::milliseconds(500), std::bind(&TopicPublisher01::timer_callback, this));

void timer_callback()
{
    // 创建消息
    std_msgs::msg::String message;
    message.data = "forward";
    // 日志打印
    RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Publishing: '%s'", message.data.c_str());
    // 发布消息
    command_publisher_->publish(message);
}
// 声名定时器指针
rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_;
// 声明节点
rclcpp::Publisher<std_msgs::msg::String>::SharedPtr command_publisher_;

运行程序

使用下面的指令运行对应节点即可

cd xxx/工作空间_ws/
colcon build --packages-select 功能包名称			# 编译功能包
source install/setup.bash						# 安装编译后的结果，防止运行时找不到相关依赖
ros2 run 功能包名称 功能包中的节点名称				# 运行节点

完整程序参考最上面的完整程序展示，下面的分部拆解并不是正确的语法

订阅者节点代码展示

实现过程和发布者完全相同

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "std_msgs/msg/string.hpp"


class TopicSubscriber : public rclcpp::Node
{
public:
    TopicSubscriber(std::string name) : Node(name)
    {
        RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "this is %s", name.c_str());
        command_subscriber = this->create_subscription<std_msgs::msg::String>("command", 10, std::bind(&TopicSubscriber::command_callback, this, std::placeholders::_1));
    }
private:
    rclcpp::Subscription<std_msgs::msg::String>::SharedPtr command_subscriber;
    void command_callback(const std_msgs::msg::String::SharedPtr msg)
    {
        double speed = 0.0f;
        if(msg->data == "forward")
        {
            speed = 0.2f;
        }
        RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "receive command [%s], the speed is %f", msg->data.c_str(), speed);
    }
};


int main(int argc, char **argv)
{
    rclcpp::init(argc, argv);
    /*创建对应节点的共享指针对象*/
    auto node = std::make_shared<TopicSubscriber>("topic_subscriber_0");
    /* 运行节点，并检测退出信号*/
    rclcpp::spin(node);
    rclcpp::shutdown();
    return 0;
}

服务通信同理

也就是创建、赋予职能、安排具体任务这三部分，无非比话题通信多一个回调函数
代码上确实相对复杂不少，但是多数都是用于回调处理的
具体程序参考：小鱼的ROS2教程

最后补充一下引入消息接口的方法 (以std_msgs为例)

在CMakeLists.txt中，增加
```
find_package(std_msgs REQUIRED)
ament_target_dependencies(topic_publisher_01 rclcpp std_msgs)
```
第一句找到需要的接口库，第二句将找到的接口库和当前构建的目标节点关联起来
在packages.xml中增加下面的代码，和其他的depend放在一起即可
```
 <depend>std_msgs</depend>
```
在cpp程序中，使用#include “std_msgs/msg/string.hpp”，调用这些接口