ROS入门（一）：如何写一个最简单的收发程序

最近入门ROS编程，希望记录一下学习过程以便后期复习。也希望对于一些刚入门的朋友有所帮助。

我入门教材使用的是Anil Mahtani等人写的《ROS机器人高效编程》以及ROBOTIS公司Turtlebot3开发人员YoonSeok Pyo等写的《ROS ROBOT PROGRAMING》。前者对与ROS的框架介绍得比较精要，系统性更好，后者在对ROS的发展和版本等信息的介绍则更清晰。如果在Ubuntu系统中安装ROS，建议参考Turtlebot3人员写的那本，他们将系统设置集成为一个脚本，安装更简单。书中也对脚本中的内容进行了详细的介绍。

都说从实践中学习，首先我们参考《ROS机器人高效编程》进行一些简单的实验。这本书采用的是C++语言编程，虽然ROS将一些基本的类和功能都封装得比较好，不会涉及太底层的计算，但C++节点需要写CMake文件进行编译，后期复杂项目的编程复杂度估计还是要比python高，这里还是用rospy来进行编程。

其实ROS安装的时候在/opt/ros/kinetic/share/rospy_tutorials中有很多示例程序。在ROSPY的官网ROSPY，ROSPY官方指南也有很清晰的教程。这里使用示例1进行实验并分析其中的代码。

1. 在catkin_ws中创建包

打开终端（ctrl+alt+T) 并进入catkin_ws的目录
$sudo catkin_create_pkg ros_newto_example rospy cv_bridge

catkin_create_pkg函数的template

catkin_create_pkg [pkg name] [dependency 1]…

2. 编写代码 (python)

找到示例文件

$ roscd rospy_tutorials

分析001_talker_listener(publisher_subscriber)

第一个示例涉及两个节点：1个发布者（talker/publisher）及1个订阅者（listener/subscriber)

talker代码：

#!/usr/bin/env python
import rospy
from std_msgs.msg import String

def talker():
    pub = rospy.Publisher('chatter', String, queue_size=10)
    rospy.init_node('talker', anonymous=True)
    rate = rospy.Rate(10) # 10hz
    while not rospy.is_shutdown():
        hello_str = "hello world %s" % rospy.get_time()
        rospy.loginfo(hello_str)
        pub.publish(hello_str)
        rate.sleep()

if __name__ == '__main__':
    try:
        talker()
    except rospy.ROSInterruptException:
        pass

talker的设计思路是：

Created with Raphaël 2.1.2 定义节点为主题“chatter"的发布者 创建节点并命名为talker 确定发布频率为10hz （每秒十次） 节点活动？ 持续发出信息 定义消息为"hello world+时间" 在日志中记录消息 发布消息 根据定义的活动频率进入休息状态？ sleep wake End yes no yes no

根据定义的活动频率进入休息状态（每秒十次之间进入休眠状态，并在固定时间点恢复激活态）

listener思路：

#!/usr/bin/env python
import rospy
from std_msgs.msg import String

def callback(data):
    rospy.loginfo(rospy.get_caller_id() + 'I heard %s', data.data)

def listener():
    rospy.init_node('listener', anonymous=True)
    rospy.Subscriber('chatter', String, callback)
    rospy.spin()

if __name__ == '__main__':
    listener()

Created with Raphaël 2.1.2 创建节点并命名 注册节点为主题'chatter'的订阅人 保持节点为活动状态 收到信息？ callback:在日志文件中记录一条“接受记录”：发布者ID+信息内容 yes no

发布者和订阅者主函数的区别?

C++版ros.h有spin 和 spinOnce 两个函数。spin函数不断执行主循环而spinOnce在不中断的情况下运行主循环。而python版只有spin函数，故订阅者的截断通过is_shutdown()函数确定节点状态来决定是否继续发送消息

如对参数设定有疑问，在python console中用help([module].[function])查看

注：创建节点和定义节点发布者/订阅者身份的次序可调换

3. 编译功能包

$ catkin_make --pkg

如果用C++编写节点的话，这里还需要写CMake.txt用rosed或其它工具编译cpp文件;

4. 运行roscore节点

新建终端
$ roscore
另建两个终端分别运行节点（后面会学习用launch文件一次启动多个节点）
$ rosrun [pkg_name] [node_name]

5. 确定节点运行状态及通讯状态

这是一些查看ros网络的命令工具。其中rqt_graph将节点与节点之间通讯的主题用可视化的形式展现出来; rosnode和rostopic主要是查看网络中节点和主题的具体信息。参数通过$ rosnode --help查看
$ rqt_graph
$ rosnode list
$ rosnode info /listner-xxx
$ rosnode info /talker-xxx
$ rostopic list
$ rostopic info chatter-xxx
$ rostopic bw chatter-xxx(可以看到传输速度，传输量等）

参考文献:
[1] rospy 官方文档：http://wiki.ros.org/rospy_tutorials
节点代码版权归属： Copyright (c) 2008, Willow Garage, Inc.

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