ros通信模式编程

一、创建工作空间

1.什么是工作空间

工作空间(workspace)是一个存放工程开发相关文件的文件夹。
src:代码空间(Source Space)
build:编译空间(Build Space)
devel:开发空间(Development Space)
install:安装空间(Install Space)

2.创建工作空间 catkin_ws

mkdir -p ~/catkin_ws/src
cd ~/catkin_ws/src
catkin_init_workspace

3.编译工作空间 catkin_make

cd ~/catkin_ws/
catkin_make

4.设置环境变量

echo "source ~/catkin_ws/devel/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

5.检查环境变量

echo $ROS_PACKAGE_PATH

6.创建功能包

cd ~/catkin_ws/src/
catkin_create_pkg learning_communication std_msgs roscpp rospy

std_msgs:包含常见消息类型

roscpp:使用C++实现ROS各种功能

rospy:使用python实现ROS各种功能

7.编译功能包

 cd ~/catkin_ws
catkin_make

编译成功:
在这里插入图片描述

二.ROS通信编程

创建两个节点,一个收,一个发。
先在 catkin_ws/src/learning_communication/src 功能包下建两个 .cpp 文件,分别命名talker.cpp 、listener.cpp
(1)编写发布器节点
打开talker.cpp文件,复制如下内容

/**
 * 该例程将发布chatter话题,消息类型String
 */
 
#include <sstream>
#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"
 
int main(int argc, char **argv)
{
   
   
  // ROS节点初始化
  ros::init(argc, argv, "talker");
  
  // 创建节点句柄
  ros::NodeHandle n;
  
  // 创建一个Publisher,发布名为chatter的topic,消息类型为std_msgs::String
  ros::Publisher chatter_pub = n.advertise<std_msgs::String>("chatter", 1000);
 
  // 设置循环的频率
  ros::Rate loop_rate(10);
 
  int count = 0;
  while (ros::ok())
  {
   
   
	// 初始化std_msgs::String类型的消息
    std_msgs::String msg;
    std::stringstream ss;
    ss << "hello world " << count;
    msg.data = ss.str();
 
	// 发布消息
    ROS_INFO("%s", msg.data.c_str());
    chatter_pub.publish(msg);
 
	// 循环等待回调函数
    ros::spinOnce();
	
	// 按照循环频率延时
    loop_rate.sleep();
    ++count;
  }
 
  return 0;
}

(2)编写订阅器节点
打开listener.cpp文件,复制如下内容

/**
 * 该例程将订阅chatter话题,消息类型String
 */
 
#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"
 
// 接收到订阅的消息后,会进入消息回调函数
void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg)
{
   
   
  // 将接收到的消息打印出来
  ROS_INFO("I heard: [%s]", msg->data.c_str());
}
 
int main(int argc, char **argv)
{
   
   
  // 初始化ROS节点
  ros::init(<
<think>好的,用户想要在Ubuntu 22.04上使用ROS编写发布器和订阅器的示例来控制小乌龟的速度。首先,我需要确认用户是否已经安装了ROS 2,因为教程通常需要基础环境。根据问题中的参考引用,用户提到了ROS2,所以应该指导他们使用ROS 2 Humble版本,这是Ubuntu 22.04对应的版本。 接下来,用户需要创建功能包。ROS 2中通常使用ament构建系统,所以需要说明如何创建功能包,并添加依赖,比如rclcpp和geometry_msgs。可能需要提醒用户正确设置工作空间和source环境变量。 然后是编写发布器节点的步骤。代码结构应包括初始化ROS节点,创建发布者对象,设置消息循环发布速度指令。这里要重点解释geometry_msgs/Twist消息的结构,线速度和角速度的字段,以及如何填充这些数据。循环频率和休眠时间的设置也很重要,避免占用过多资源。 订阅器部分可能用户暂时不需要,但示例中可能需要补充。不过根据用户的问题,可能更关注发布器控制速度,所以可以简化订阅器的说明。不过需要检查用户是否希望同时有订阅器的例子,比如监听位置或其他数据。 启动模拟器和测试部分,需要指导用户如何同时运行turtlesim_node和teleop节点,以及他们自己的发布器节点。可能需要提醒用户在不同的终端中运行这些节点,并确保环境变量正确加载。 常见问题部分需要涵盖消息类型是否正确、权限问题、节点未运行的情况,以及速度值范围。这些是用户在实际操作中可能遇到的典型问题,提前解答可以节省他们的时间。 最后生成相关问题,需要围绕ROS 2的基础操作、扩展功能、调试工具和与其他工具的集成,帮助用户进一步学习。 确保所有代码示例使用正确的语法,比如使用正确的包名和节点名,以及正确的消息类型。同时,检查LaTeX格式是否符合要求,比如行内公式是否正确使用$符号。引用部分需要正确标注,根据用户提供的参考引用,可能需要在适当位置添加[^1]。</think>### ROS2小乌龟速度控制发布器实现步骤 1. **环境准备** - 确认已安装ROS2 Humble(Ubuntu 22.04默认版本) - 验证安装:`ros2 pkg list | grep turtlesim` 2. **创建工作空间** ```bash mkdir -p ~/turtle_ws/src cd ~/turtle_ws/src ros2 pkg create turtle_control --build-type ament_python ``` 3. **编写发布器节点** 在`turtle_control/turtle_control/publisher.py`中添加: ```python import rclpy from rclpy.node import Node from geometry_msgs.msg import Twist class TurtleController(Node): def __init__(self): super().__init__('turtle_controller') self.publisher_ = self.create_publisher(Twist, '/turtle1/cmd_vel', 10) timer_period = 0.5 # 控制频率 self.timer = self.create_timer(timer_period, self.timer_callback) def timer_callback(self): msg = Twist() msg.linear.x = 2.0 # 线速度控制 msg.angular.z = 1.0 # 角速度控制 self.publisher_.publish(msg) self.get_logger().info('Publishing velocity command') def main(args=None): rclpy.init(args=args) controller = TurtleController() rclpy.spin(controller) controller.destroy_node() rclpy.shutdown() if __name__ == '__main__': main() ``` 4. **配置依赖** 修改`package.xml`: ```xml <exec_depend>rclpy</exec_depend> <exec_depend>geometry_msgs</exec_depend> ``` 5. **编译运行** ```bash cd ~/turtle_ws colcon build --packages-select turtle_control source install/setup.bash ``` 6. **启动测试** - 终端1启动模拟器: ```bash ros2 run turtlesim turtlesim_node ``` - 终端2运行节点: ```bash ros2 run turtle_control publisher.py ``` ### 关键参数说明 速度控制参数对应关系: $$ \text{线速度} \propto v_x,\quad \text{角速度} \propto \omega_z $$ 建议取值范围: $$ v_x \in [0,5],\quad \omega_z \in [-3,3] $$ ### 常见问题排查 1. **消息未发送**:检查`/turtle1/cmd_vel`话题是否存在 ```bash ros2 topic list | grep cmd_vel ``` 2. **权限问题**:确保Python文件可执行 ```bash chmod +x turtle_control/publisher.py ``` : 该实现基于ROS2话题通信机制,通过`geometry_msgs/Twist`消息类型实现运动控制,与海龟模拟器的键盘控制原理相同。
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