一些ROS的知识点

本文介绍了ROS中的launch启动文件,用于一次性启动多个节点并管理ROS Master,详细解析了launch文件的XML标签结构。此外,文章还深入探讨了TF坐标变换系统,它是ROS中用于处理不同坐标系之间变换的基础功能,通过TF可以动态跟踪和管理机器人系统中的坐标变换关系。文中通过实例解释了TF的工作原理和应用场景,并概述了使用TF的基本步骤,包括监听和广播坐标变换。

launch启动文件

每当我们需要运行一个ROS节点或工具时,都需要打开一个新的终端运行一个命令。当系统中的节点数量不断增加时,“每个节点一个终端”的模式会变得非常麻烦。那么有没有一种方式可以一次性启动所有节点呢?答案当然是肯定的。如果rosrun是执行一个节点的命令,那么roslaunch可以运行多个节点。

启动文件(Launch File)便是ROS中一种同时启动多个节点的途径,它还可以自动启动ROS Master节点管理器,并且可以实现每个节点的各种配置,为多个节点的操作提供很大便利。

roslaunch使用“*.launch”文件来设置可执行节点,它基于XML,并提供各个标签的选项。执行命令方式如下。

xtark@xxxx:~$ roslaunch [功能包名称] [roslaunch文件] 

特别说明,本手册手续的机器人操作,基本都采用launch文件的启动方式。如下是一个典型的launch文件。

launch文件中根据XML13的编写方式可以实现多种功能。launch中使用的标签如下所示。

launch 指roslaunch语句的开始和结束。
node 这是对于节点运行的标签。您可以更改功能包、节点名称和执行名称。
machine 可以设置运行该节点的PC的名称、address、ros-root和ros-package-path。
include 您可以加载属于同一个功能包或不同的功能包的另一个launch,并将其作为一个launch文件来运行。
remap 可以更改节点名称、话

### ROS2 核心概念与关键技术点 #### 1. 架构设计 ROS2 是 Open Robotics 针对 ROS1 局限性的改进版本,其设计目标在于解决 ROS1 中存在的问题并提供更强大的架构支持。相比于 ROS1,ROS2 提供了一个分层的架构体系[^1],具体如下: - **OS层**:基于 Linux 系统或其他操作系统的基础环境,提供了底层硬件抽象和支持。 - **中间层**:这是 ROS2 的核心部分,包含了通信机制(如发布/订阅模式)、服务调用、动作服务器等,并集成了多种机器人开发所需的库。 - **应用层**:由多个独立的功能节点组成,在 ROS2 的管理下协同工作。 #### 2. 安全性增强 为了适应工业级应用场景,ROS2 对安全性进行了重点优化。它引入了数据加密和身份验证功能,从而保护敏感信息不被窃取或篡改。此外,通过定义 RMW(ROS Middleware Interface)接口标准,允许不同 DDS 实现之间的互操作性,进一步提升了系统的灵活性和可扩展性[^2]。 #### 3. 执行器与回调组机制 在 ROS2 中,执行器扮演着重要角色,用于管理和调度各种类型的回调函数。这些回调可能来自消息接收、定时器触发等多种事件源。与此同时,回调组的概念也被引入进来,用来决定哪些回调可以在同一个线程内串行执行,或者分布于多个线程之中以提高并发能力。这种灵活的设计有助于构建高效且响应迅速的应用程序[^4]。 #### 4. 改进后的通信模型 相比起 ROS1 单纯依赖 TCPROS 和 UDPROS 进行进程间通讯的方式,ROS2 转向采用 DDS (Data Distribution Service) 技术作为默认传输协议。DDS 不仅具备更高的可靠性和低延迟特性,还能够更好地满足复杂环境下大规模分布式系统的需求。 ```python import rclpy from std_msgs.msg import String def main(args=None): rclpy.init(args=args) node = rclpy.create_node('minimal_publisher') publisher = node.create_publisher(String, 'topic', 10) msg = String() i = 0 def timer_callback(): nonlocal i msg.data = f'Hello World {i}' i += 1 publisher.publish(msg) timer_period = 0.5 # seconds timer = node.create_timer(timer_period, timer_callback) try: while True: rclpy.spin_once(node) except KeyboardInterrupt: pass node.destroy_node() rclpy.shutdown() if __name__ == '__main__': main() ``` 以上代码展示了如何创建一个简单的 ROS2 发布者节点,体现了 ROS2 编程风格及其易用性。 ---
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