ROS 通信实际案例(已整理)

已于 2022-10-02 09:26:20 修改
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于 2022-07-13 19:24:13 首次发布
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版权

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ROS内置的turtlesim案例

区别

/turtle1/cmd_vel：控制小乌龟运动的节点

发布：rostopic info /turtle1/cmd_vel(turtle1/cmd_vel是话题)

Type: geometry_msgs/Twist
Publishers: /teleop_turtle (http://rosnoetic-VirtualBox:33275/)
Subscribers: /turtlesim (http://rosnoetic-VirtualBox:40025/)

订阅：rostopic info /turtle1/pose

Type: turtlesim/Pose
Publishers: /turtle1 (http://rosnoetic-VirtualBox:46159/)
Subscribers: None

话题发布

1. 获取话题 /turtle1/cmd_vel

方式1：rqt_graph —— 启动计算图获取话题
左右两端是节点信息
在这里插入图片描述

方式2：rostopic list

/rosout
/rosout_agg
/turtle1/cmd_vel
/turtle1/color_sensor
/turtle1/pose

2. 获取消息类型

rostopic info /turtle1/cmd_vel(turtle/cmd_vel是话题)

Type: geometry_msgs/Twist
Publishers: /teleop_turtle (http://rosnoetic-VirtualBox:33275/)
Subscribers: /turtlesim (http://rosnoetic-VirtualBox:40025/)

或者rostopic type /turtle1/cmd_vel

geometry_msgs/Twist

3. 获取消息格式

  • rosmsg show geometry_msgs/Twist（类似于plumbing_pub_sub/Person）得到内部参数
  • rosmsg info geometry_msgs/Twist

geometry_msgs/Vector3 linear（线速度）
float64 x
float64 y
float64 z
geometry_msgs/Vector3 angular（角速度）
float64 x
float64 y
float64 z

  • linear(线速度) 下的xyz分别对应在x、y和z方向上的速度(单位是 m/s)，数据类型是浮点double
  • angular(角速度)下的xyz分别对应x轴上的翻滚、y轴上俯仰和z轴上偏航的速度(单位是rad/s)

在这里插入图片描述
弧度: 单位弧度定义为圆弧长度等于半径时的圆心角。即图中的radian
周长为2pir，转1个半径是1弧度，转1圈是相当于6.28个半径，就是6.28个弧度，1秒转1圈是6.28rad/s。
在这里插入图片描述

以10Hz的方式进行订阅：rostopic pub -r 10 /turtle1/cmd_vel geometry_msgs/Twist

4. 控制乌龟运动

4.1 C++实现：test01_pub_twist
运行

步骤：

  1. roscore
  2. rosrun turtlesim turtlesim_node
  3. cd demo02_ws
  4. source ./devel/setup.bash
  5. rosrun plumbing_test test01_pub_twist
#include"ros/ros.h"
#include"geometry_msgs/Twist.h"

/*
    需求：发布话题消息
        话题： /turtle1/cmd_vel
        消息： geometry_msgs/Twist
    1.包含头文件
    2.初始化ROS节点
    3.创建节点句柄
    4.创建发布对象
    5.发布逻辑实现
    6.spinOnce() 循环发布
*/

int main(int argc, char *argv[])
{
    // 解决乱码问题
    setlocale(LC_ALL,"");

    // 2.初始化节点
    ros::init(argc,argv,"my_control");

    // 3.创建节点句柄
    ros::NodeHandle nh;

    // 4.创建发布对象
    ros::Publisher pub = nh.advertise<geometry_msgs::Twist>("/turtle1/cmd_vel",10);// 话题名称/tur...

    // 5.发布逻辑实现 10Hz 1秒10次
    // 5.1 设置发布频率
    ros::Rate rate(10);

    // 5.2 组织被发布的消息
    geometry_msgs::Twist twist;
    twist.linear.x = 1.0;//数据类型是浮点double
    twist.linear.y = 0.0;
    twist.linear.z = 0.0;
    twist.angular.z = 1.0;//只有偏航角
    twist.angular.x = 0.0;
    twist.angular.y = 0.0;

    // 5.3 循环发布
    while(ros::ok())
    {
        pub.publish(twist);
        
        // 休眠
        rate.sleep();

        // 6.spinOnce() 循环发布
        ros::spinOnce();
    }
    
    return 0;
}
4.2 Python实现： test01_pub_twist_p.py
运行

步骤

  1. 添加可执行权限
    chmod +x *.py
    ll
  2. 编译——catkin部分修改
  3. 执行
    roscore
    rosrun turtlesim turtlesim_node
    rosrun plumbing_test test01_pub_twist_p.py
#! /usr/bin/eny python

"""
    发布方：发布速度消息
        话题： /turtle1/cmd_vel
        消息： geometry_msgs/Twist
    1. 导包
    2. 初始化ROS节点
    3. 创建发布者对象
    4. 组织数据，发布数据
"""

import rospy
from geometry_msgs.msg import Twist

if __name__ == "__main__":

    # 2. 初始化ROS节点
    rospy.init_node("my_control_p")

    # 3. 创建发布者对象
    pub = rospy.Publisher("/turtle/cmd_vel",Twist,queue_size = 10)

    # 4. 组织数据，发布数据
    # 4.1 设置发布频率
    rate = rospy.Rate(10)

    # 4.2 创建速度消息
    twist = Twist()
    twist.linear.x = 0.5
    twist.linear.y = 0.0
    twist.linear.z = 0.0
    
    twist.angular.x = 0.0
    twist.angular.y = 0.0
    twist.angular.z = 1.0

    # 4.3 循环发布
    while not rospy.is_shutdown():
        pub.publish(twist)
        rate.sleep()

话题订阅

1. 获取话题 /turtle1/pose

rostopic list

/rosout
/rosout_agg
/turtle1/cmd_vel
/turtle1/color_sensor
/turtle1/pose

2. 获取消息类型

rostopic info /turtle1/pose

Type: turtlesim/Pose
Publishers: /turtle1 (http://rosnoetic-VirtualBox:46159/)
Subscribers: None

3. 获取消息格式

rosmsg info turtlesim/Pose

float32 x(坐标)
float32 y
float32 theta（朝向）
float32 linear_velocity（线速度）
float32 angular_velocity（角速度）

rostopic echo /turtle1/pose：打印信息

4. 代码实现

4.1 C++实现：test02_sub_pose
运行
  1. 窗口1：vscode终端
    source ./devel/setup.bash
    roslaunch plumbing_test start_turtle.launch
  2. 窗口2：ctrl+alt+t
    cd demo02_ws
    source ./devel/setup.bash
    rosrun plumbing_test test02_sub_pose
    就可以根据键盘控制乌龟运动的同时，实时打印出乌龟的运动信息。
#include"ros/ros.h"
#include"turtlesim/Pose.h"

/*
    需求：订阅乌龟的位姿信息

    1. 包含头文件
    2. 初始化ROS节点
    3. 创建节点句柄
    4. 创建订阅对象
    5. 处理订阅到的数据（回调函数）
    6. spin()回头
*/
void doPose(const turtlesim::Pose::ConstPtr &pose)
{
    ROS_INFO("乌龟位姿信息：坐标(%.2f,%.2f),朝向(%.2f),线速度:%.2f,角速度:%.2f",
            pose->x,pose->y,pose->theta,pose->linear_velocity,pose->angular_velocity);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    // 中文乱码
    setlocale(LC_ALL,"");

    // 2. 初始化ROS节点
    ros::init(argc,argv,"sub_pose");

    // 3. 创建节点句柄
    ros::NodeHandle nh;

    // 4. 创建订阅对象
    ros::Subscriber sub = nh.subscribe("/turtle1/pose",100,doPose); //doPose是回调函数

    // 5. 处理订阅到的数据（回调函数）
    // 6. spin()回头
    ros::spin();
    return 0;
}
4.2 Python实现：test02_sub_pose_p.py
运行
  1. 添加可执行权限
    chmod +x *.py
    ll
  2. 编译——catkin部分修改
  3. 执行
    窗口1：vscode终端
    source ./devel/setup.bash
    roslaunch plumbing_test start_turtle.launch
    窗口2：ctrl+alt+t
    cd demo02_ws
    source ./devel/setup.bash
    rosrun plumbing_test test02_sub_pose_p.py
#! /usr/bin/env python

"""
    需求：订阅并输出乌龟的位资信息

    1. 导包
    2. 初始化ROS节点
    3. 创建订阅对象
    4. 使用回调函数处理订阅到的信息
    5. spin()
"""
import  rospy
from turtlesim.msg import Pose

def doPose(pose):
    rospy.loginfo("p->乌龟位姿信息：坐标(%.2f,%.2f),朝向(%.2f),线速度:%.2f,角速度:%.2f",
                pose.x,pose.y,pose.theta,pose.linear_velocity,pose.angular_velocity)

if __name__ == "__main__":
    
    # 2. 初始化ROS节点
    rospy.init_node("sub_pose_p")

    # 3. 创建订阅对象
    sub = rospy.Subscriber("/turtle1/pose",Pose,doPose,queue_size=100)# 消息类型是Pose
    # 4. 使用回调函数处理订阅到的信息
    # 5. spin()
    rospy.spin()

服务调用

1. 获取话题/spawn(产卵)

rosservice list

/clear
/key/get_loggers
/key/set_logger_level
/kill
/reset
/rosout/get_loggers
/rosout/set_logger_level
/spawn
/turtle1/get_loggers
/turtle1/set_logger_level
/turtle1/set_pen
/turtle1/teleport_absolute
/turtle1/teleport_relative

2. 获取消息类型

rosservice info /spawn：获取turtlesim/Spawn

Node: /turtle1
URI: rosrpc://rosnoetic-VirtualBox:60831
Type: turtlesim/Spawn
Args: x y theta name

3.获取消息格式

rossrv info turtlesim/Spawn

float32 x （上半部分是请求）
float32 y
float32 theta
string name

string name（下半部分是响应）

theta是弧度制，范围是3.14rad——(-3.14)rad，逆时针为正，顺时针为负

4. 代码实现

4.1 C++实现 test03_server_client.cpp
  1. 窗口1：vscode终端
    source ./devel/setup.bash
    roslaunch plumbing_test start_turtle.launch
  2. 窗口2：ctrl+alt+t
    cd demo02_ws
    source ./devel/setup.bash
    rosrun plumbing_test test03_service_client
运行
#include"ros/ros.h"
#include"turtlesim/Spawn.h"

/*
    需求：向服务器发送请求，生成一个新的乌龟
        话题：/spawn
        消息：turtlesim/Spawn
    
    1.包含头文件
    2.初始化ROS节点
    3.创建节点句柄
    4.创建客户端对象
    5.组织数据并发送
    6.处理响应
*/

int main(int argc, char *argv[])
{
    setlocale(LC_ALL,"");

    // 2.初始化ROS节点
    ros::init(argc,argv,"service_call");

    // 3.创建节点句柄
    ros::NodeHandle nh;

    // 4.创建客户端对象
    ros::ServiceClient client = nh.serviceClient<turtlesim::Spawn>("/spawn"); // /spawn是话题名称

    // 5.组织数据并发送
    // 5.1 组织请求数据
    turtlesim::Spawn spawn;
    spawn.request.x = 1.0;
    spawn.request.y = 4.0;
    spawn.request.theta = 4.0;
    spawn.request.name = "turtle2";

    // 5.2 发送请求
    //判断服务器状态
    // ros::service::waitForService("/spawn");
    client.waitForExistence();
    bool flag = client.call(spawn);//flag 接受响应状态，响应结果也会被设置进spawn对象
    
    // 6.处理响应
    if(flag) // 响应成功
    {
        ROS_INFO("乌龟生成成功，新乌龟叫：%s",spawn.response.name.c_str());
    }
    else
    {
        ROS_INFO("请求失败!!!");
    }

    return 0;
}
4.2 Python实现 test03_server_client_p.py
运行
  1. 添加可执行权限
    chmod +x *.py
    ll
  2. 编译——catkin部分修改
  3. 执行
    窗口1：vscode终端
    source ./devel/setup.bash
    roslaunch plumbing_test start_turtle.launch
    窗口2：ctrl+alt+t
    cd demo02_ws
    source ./devel/setup.bash
    rosrun plumbing_test test03_service_client_p.py
#! /usr/bin/env python


"""
    需求：向服务器发送请求生成一个乌龟
        话题：/spawn
        消息类型：turtlesim/Spawn
    1. 导包
    2. 初始化ROS节点
    3. 创建服务的客户端对象
    4. 组织数据并发送请求
    5. 处理响应结果

"""

import rospy
from turtlesim.srv import Spawn,SpawnRequest,SpawnResponse

if __name__ == "__main__":
    # 2. 初始化ROS节点
    rospy.init_node("service_call")
    # 3. 创建服务的客户端对象
    client = rospy.ServiceProxy("/spawn",Spawn) # /spawn是话题名称
    # 4. 组织数据并发送请求
    # 4.1 组织数据
    request = SpawnRequest()
    request.x = 4.5
    request.y = 2.0
    request.theta = -3 # 向右转3个rad
    request.name = "turtle3"
    # 4.2 判断服务器状态并发送
    client.wait_for_service() # 服务端开启则执行，否则挂起
    # 防止抛出异常
    try:
        response = client.call(request)
        # 5. 处理响应结果
        rospy.loginfo("生成乌龟的名字叫：%s",response.name)
    except Exception as e:
        rospy.logerr("请求处理异常")

参数设置

1. 获取参数名

获取参数列表rosparam list

/rosdistro
/roslaunch/uris/host_rosnoetic_virtualbox__43129
/rosversion
/run_id
/turtlesim/background_b
/turtlesim/background_g
/turtlesim/background_r

获取参数值rosparam get /turtlesim/background_r

2. 代码实现

2.1 C++实现 test04_param
运行

rescore
cd demo02_ws
source ./devel/setup.bash
rosrun plumbing_test test04_param
rosrun turtlesim turtlesim_node（最后启动）

#include"ros/ros.h"

/*
    需求：修改参数服务器中turtlesim背景色相关参数

    1.初始化ROS节点
    2.不一定需要创建节点句柄（和后续API有关）
    3.修改参数
*/


int main(int argc, char *argv[])
{
    // 1.初始化ROS节点
    ros::init(argc,argv,"change_bgcolor");
    // 2.不一定需要创建节点句柄（和后续API有关）
    // ros::NodeHandle nh("turtlesim");//设置命名空间
    // nh.setParam("background_r",255);
    // nh.setParam("background_g",255);
    // nh.setParam("background_b",255);

    ros::NodeHandle nh;
    nh.setParam("/turtlesim/background_r",0);
    nh.setParam("/turtlesim/background_g",50);
    nh.setParam("/turtlesim/background_b",100);

    // 3.修改参数
    // 方式1：如果调用ros::param 不需要创建节点句柄
    // ros::param::set("/turtlesim/background_r",0);
    // ros::param::set("/turtlesim/background_g",0);
    // ros::param::set("/turtlesim/background_b",0);

    // 方式2：使用nodehandle
    return 0;
}
2.2 Python实现 test04_param_p.py
运行
  1. 添加可执行权限
    chmod +x *.py
    ll
  2. 编译——catkin部分修改
  3. 执行

rescore
cd demo02_ws
source ./devel/setup.bash
rosrun plumbing_test test04_param_p.py
rosrun turtlesim turtlesim_node（最后启动）

#! /usr/bin/env python
"""
    需求：修改乌龟GUI的背景色

    1.初始化ros节点
    2.设置参数
"""

import rospy

if __name__ == "__main__":
    rospy.init_node("change_bgcolor")

    # 修改背景色
    rospy.set_param("/turtlesim/background_r",100)
    rospy.set_param("/turtlesim/background_g",50)
    rospy.set_param("/turtlesim/background_b",200)
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