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ROS Topic 发布订阅节点
流程图
在
ROS（Robot Operating System）中，发布者-订阅者通信是核心概念之一。以下是对
ROS 中发布与订阅节点的
流程图及其详细解释。
#### 1. 发布者-订阅者通信的基本原理
发布者-订阅者模式允许节点之间通过主题（Topic）进行松耦合的通信。一个发布者可以向一个或多个订阅者发送消息，而订阅者则通过回调函数处理接收到的消息[^1]。
#### 2.
ROS 节点创建与通信流程
以下是创建和运行
ROS 发布者与订阅者节点的主要步骤：
- **创建
ROS 包**
使用 `catkin_create_pkg` 命令创建一个新的
ROS 包，并确保包含必要的依赖项。
- **编写 C++ 或 Python 源代码**
在 `src` 目录下编写发布者与订阅者的源代码文件。例如，C++ 文件通常位于 `src/talker.cpp` 和 `src/listener.cpp` 中[^3]。
- **配置 CMakeLists.txt**
在 `CMakeLists.txt` 文件中添加编译指令，将源代码文件编译为可执行文件。例如：
```cmake
add_executable(talker src/talker.cpp)
target_link_libraries(talker ${catkin_LIBRARIES})
```
这些指令确保源代码被正确编译并链接到
ROS 环境中[^3]。
- **构建与运行节点**
使用 `catkin_make` 构建工作空间后，可以通过 `
rosrun` 命令运行发布者与订阅者节点。例如：
```bash
rosrun <package_name> talker
rosrun <package_name> listener
```
#### 3.
流程图示例
以下是一个简单的发布者-订阅者通信
流程图，展示
ROS 中的通信机制：
```puml
@startuml
actor User
participant "talker" as T
participant "
ROS Master" as R
participant "listener" as L
User -> T: 启动 talker 节点
T -> R: 注册话题 /chatter
R --> T: 返回话题 ID
User -> L: 启动 listener 节点
L -> R: 订阅话题 /chatter
R --> L: 返回发布者信息
T -> R: 发布消息到 /chatter
R --> L: 转发消息到 listener
L --> R: 处理消息并调用回调函数
@enduml
```
此
流程图展示了以下关键步骤：
1. 发布者（`talker`）启动后，向
ROS 主节点注册其发布的主题 `/chatter`。
2. 订阅者（`listener`）启动后，向
ROS 主节点订阅该主题[^2]。
3. 当发布者发送消息时，
ROS 主节点将消息转发给所有订阅者。
4. 订阅者通过回调函数处理接收到的消息[^2]。
#### 4. 示例代码
以下是发布者与订阅者的简单实现示例：
##### 发布者（C++）
```cpp
#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "std_msgs/msg/string.hpp"
int main(int argc, char * argv[]) {
rclcpp::init(argc, argv);
auto node = rclcpp::Node::make_shared("talker");
auto publisher = node->create_publisher<std_msgs::msg::String>("chatter", 10);
rclcpp::WallRate loop_rate(1);
int count = 0;
while (rclcpp::ok()) {
std_msgs::msg::String message;
message.data = "Hello, World! " + std::to_string(count++);
RCLCPP_INFO(node->get_logger(), "Publishing: '%s'", message.data.c_str());
publisher->publish(message);
loop_rate.sleep();
}
rclcpp::shutdown();
return 0;
}
```
##### 订阅者（Python）
```python
import rclpy
from rclpy.node import Node
from std_msgs.msg import String
class SubscriberNode(Node):
def __init__(self):
super().__init__('listener')
self.subscription = self.create_subscription(String, 'chatter', self.listener_callback, 10)
def listener_callback(self, msg):
self.get_logger().info(f"Received: {msg.data}")
def main(args=None):
rclpy.init(args=args)
subscriber = SubscriberNode()
rclpy.spin(subscriber)
subscriber.destroy_node()
rclpy.shutdown()
if __name__ == '__main__':
main()
```
以上代码展示了如何使用 C++ 和 Python 实现
ROS 的发布者与订阅者节点[^2]。
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