ROS学习笔记一：publishers and subscribers

ROS学习笔记一：publishers and subscribers

个人把ROS看做是一种通信机制的框架，围绕着三种通信机制有很多其他的功能，核心还是三种通信机制

• publishers/subscribers
• services/clients
• action-servers/action-clients

为了确保这种通信机制能够顺利运行，引入了nodes、topic和messages等等的概念，使得这种通信机制更具逻辑性以及便于理解。

在ROS框架下，可以把一个大项目分成若干个小部分，让不同的人去完成，最后通过ROS这个框架，将每个人负责完成的那部分作为一个node，通过在topic上发布和订阅messages，这就实现了各个nodes之间的通信，将各个node连接起来，组合完成这个项目。

一.publishers/subscribers

一个node既可以是publishers也可以是subscribers，可以同时发布topic的信息，也可以订阅topic上的信息，这里面有一个很重要的特性，一个subscriber只需要知道它要订阅的那个topic的名称，并不需要准确知道是哪一个publisher发布的这个topic，同样的，一个publisher也只管发布topic的消息就行了，不用管谁会来订阅这个topic上的信息，一个subscriber可以订阅很多个topic上的信息。

信息发布的间隔是不确定的，所以subscribers有可能会错过这个消息，这种通信机制比较适合重复的消息，比如产生的某种传感器的数值。

以下是一个publisher节点的代码：

#include  //惯例第一头文件，ROS的源码
#include  //传递的消息类型文件，根据实际需要选择对应的消息类型头文件 

int main(int argc, char **argv) {  //每一个节点只有一个main函数
    ros::init(argc, argv, "minimal_publisher2"); // 初始化这个节点， 双引号中的是节点名， 可以通过.launch文件启动时更改节点名（不建议）
    ros::NodeHandle n; // 创建一个与ROS系统对话的pulisher对象（n是随意命名的）
    ros::Publisher my_publisher_object = n.advertise("topic1", 1); 
    //创建一个发布消息类型为std_msgs::Float64的topic（即topic1）的对象（即my_publisher_object）
    //这里定义了发布topic的名称，其他subscribers想要订阅这个topic的信息只需要知道这个topic的名字是topic1就可以了
    //参数1是指queue size，可以理解为通道大小，一般设置为1，即传递的信息是1个接着1个，不是多个齐头并进传输到subscribers处的    
    
    std_msgs::Float64 input_float; //定义了一个以std_msgs::Float64为消息类型的变量
    //任何发布到topic上的信息都必须要定义好对应的格式，这样subscribers才知道怎么去解读这个信息
 
   
   ros::Rate naptime(1.0); //设置发布信息的间隔时间，如果不设置，系统会尽全力去输出，有多快就多快的去发布信息，很多时候是没必要的，浪费CPU
   //还要在while循环里加上naptime.sleep(); 这样就完成了间隔时间的设定

    input_float.data = 0.0;初始化变量input_float的值
   
    while (ros::ok()) 
    {
        input_float.data = input_float.data + 0.001; //变量以0.001的速度迭代增长
        my_publisher_object.publish(input_float); // 在topic上发布变量(input_float)的数值信息

    naptime.sleep(); 与ros：：Rate naptime（1.0）对应，设置间隔时间
    }
}

以下是一个subscriber节点的代码：

#include  //惯例第一头文件，ROS的源码
#include //传递的消息类型文件，根据实际需要选择对应的消息类型头文件
void myCallback(const std_msgs::Float64& message_holder) //subscriber节点与publishers节点有一个很大不同就是需要有一个回调函数即callback function
{ 
  //函数中的std_msgs::Float64是topic1的信息类型，并把接收到的信息储存在参数message_holder中
  // 每当有信息发布到topic1上，就会激活回调函数，很多工作都是在回调函数中进行的，main函数中一般都是获取最后的结果 
  ROS_INFO("received value is: %f",message_holder.data); 
  //ROS_INFO跟cout和printf很像，但在ROS中要优于cout和prinf，它发布的消息会被记录或监测，可以通过rosbag这个指令来对被记录的数据进行回放
} 

int main(int argc, char **argv) 
{ 
  ros::init(argc,argv,"minimal_subscriber"); //初始化，命名这个subscriber节点
  ros::NodeHandle n; // 创建一个与topic1通信的对象，订阅topic上的信息
  
  ros::Subscriber my_subscriber_object= n.subscribe("topic1",1,myCallback); 
  //这个跟publisher很像，但是需要在queue size后面加上回调函数名

  ros::spin(); //callback函数需要时间响应，所以加入ros：：spin（）只有当callback函数完成计算后才会进行下一个运算周期，这个时候main函数会被暂停，而callback函数不受影响
  return 0; //一般不会运行到这里，除了roscore被kill
} 

最后要整个包编译成功，还需要

1. 在package.xml文件中添加相应的依赖项和包
2. 在CMakeLists.txt中添加生成可执行文件的命令行及其依赖的库文件

最后通过rosrun分别在两个terminal中运行两个node，再通过rqt_graph查看两节点的关系

二.ROS Tools：

常用的指令

常用指令	说明
rosnode list	查看所有激活的节点
rostopic list	查看所有激活的topic
rostopic info	可以查看topic的调用信息类型，还有它的发布者以及订阅者
rostopic echo	查看对应topic发布的消息
rqt_graph	以图像的形式表现整个正在运行的ROS系统
rqt_plot velocity/data	以二维图的形式查看topic的输出
rosmsg show package/messageName	例如：rosmsg show std_msgs/Float64 查看对应的消息类型
rosrun	运行包中的节点（编译成功后才能运行）
roslaunch	启动.launch文件
catkin_make	进入到工作区间后，执行会编译所有的包
catkin_make -DCATKIN_WHITELIST_PACKAGES=package	编译指定的包

边学边总结吧，有新的理解再更新，欢迎多多交流学习，共同进步。