【ROS进阶】5000字解析如何确定ROS编程中数据类型（消息类型）

在ROS中数据类型（消息）是话题发布的基本形式，明确ROS基本数据类型（消息），是基于ROS编程的基础。
通常有以下两种编程场景，需要明确话题的消息类型（数据类型）：

一、已有ROS仿真器，自行编写控制器节点

利用ROS进行仿真的时候，通常仿真器已具有明确的subscriber规则，如：turtlesim和gazebo等。此时我们在编写控制器Publisher节点时，需要参照仿真器已有的话题名、消息类型等进行编程。
通常步骤可以分为四步：1、明确话题名2、明确话题消息；3、明确消息定义；4、编写控制器。

1、利用rostopic list明确仿真器可用的topic

roscore
rosrun turtlesim turtlesim_node 
rostopic list

2、rostopic info 找到对应话题的类型

3、rosmsg show查找msg定义

4、编写控制器节点

在turtle_sim的例子中，可以查看turtle_teleop_key节点代码深入理解，消息类型的使用。
（1）确定功能包的绝对路径

teleop_turtle_key.cpp的路径为：https://github.com/ros/ros_tutorials/blob/noetic-devel/turtlesim/tutorials/teleop_turtle_key.cpp

（2）编程采用的数据类型
① 加载头文件：

#include<总包/消息名.h>

②发布类型模板：

nh.advertise<总包名::消息名>

③ 赋值：
用消息定义一个对象。将值赋予对象的特定成员。

补充：Twist定义的介绍

geometry_msgs为点、向量和姿态等常见几何原语提供数据类型。这些Primative旨在提供通用数据类型，并促进整个系统的互操作性。
Twist消息是geometry_msgs下的一个数据类型，存放了两组vector3，每个vector3又分别存放了3个float64类型变量

二、自己构建Publisher和Subscriber节点

自己构建Publisher和Subscriber节点，自己挑选合适的msg。主要需要自己对常见的数据类型有一定的了解。

（一）ROS中消息类型的结构框架

1、common_msgs

ROS中C++和Python最基础的数据类型包为common_msgs。其中包含常见的多种消息类型：动作消息（ actionlib_msgs ），诊断消息 ( diagnostic_msgs ), 几何消息（ geometry_msgs ），导航消息（ nav_msgs ）和常见的传感器消息 ( sensor_msgs )。

2、geometry_msgs

3、Twist类型定义

4、vetor3的定义

5、对象赋值

（二）ROS中常见的消息类型

1、geometry_msgs消息类型

Point 点
float64 x ，float64 y，float64 z
Point32 一般使用Point，大规模点云使用Point32
float32 x，float32 y，float32 z
PointStamped
（1）std_msgs/Header header 包含坐标系和时间戳信息
（2）geometry_msgs/Point point 点
Polygon 多边形
geometry_msgs/Point32[] points
PolygonStamped
（1）std_msgs/Header header
（2）geometry_msgs/Polygon polygon
Pose 位姿：
（1）geometry_msgs/Point position 位置
（2）geometry_msgs/Quaternion orientation 姿态，即方向
Pose2D 2d平面的位姿
float64 x，float64 y，float64 theta
PoseArray 位姿序列：
（1）std_msgs/Header header
（2）geometry_msgs/Pose[] poses
PoseStamped 位姿：
（1）std_msgs/Header header
（2）geometry_msgs/Pose pose
PoseWithCovariance：
（1）geometry_msgs/Pose pose 即(x, y, z, X 旋转, Y旋转, Z旋转)
（2）float64[36] covariance协方差
PoseWithCovarianceStamped：
（1）std_msgs/Header header
（2）geometry_msgs/PoseWithCovariance pose
Quaternion 四元数旋转
float64 x，float64 y，float64 z，float64 w
QuaternionStamped
Transform 坐标系之间的变换：
（1）geometry_msgs/Vector3 translation 平移向量
（2）geometry_msgs/Quaternionrotation 旋转向量
TransformStamped
Twist 速度
（1）geometry_msgs/Vector3 linear 线速度
（2）geometry_msgs/Vector3 angular角速度
TwistStamped
TwistWithCovariance
TwistWithCovarianceStamped
Vector3
向量float64 x，float64 y，float64 z
Vector3Stamped
Wrench 力
（1）geometry_msgs/Vector3 force 力
（2）geometry_msgs/Vector3 torque 扭矩
WrenchStamped

2、nav_msgs消息类型

1 GridCells 栅格单元
（1）std_msgs/Header header头，时间戳与坐标系
（2）float32 cell_width，float32 cell_height宽度与高度
（3）geometry_msgs/Point[] cells数组

2MapMetaData 占有率栅格地图数据
（1）time map_load_time 地图被加载的时间
（2）float32 resolution 分辨率（m/cell）
（3）uint32 width，uint32 height
（4）geometry_msgs/Pose origin 真实世界中的原点 (m,m,rad) 图像中的(0,0)点

3 OccupancyGrid 2d栅格地图
（1）Header header
（2）nav_msgs/MapMetaData info 地图信息
（3）int8[] data 占有率地图数据序列，概率为【0-100】，未知为-1

4 Odometry 估计的位姿与速度
（1）std_msgs/Header header 位姿所在坐标系
（2）string child_frame_id 速度所在坐标系
（3）geometry_msgs/PoseWithCovariance pose 位姿
（4）geometry_msgs/TwistWithCovariance twist 速度

5 Path 路径
（1）Header header
（2）geometry_msgs/PoseStamped[] poses 代表路径的三维点坐标数组

（三）ROS中基本的消息类型

http://wiki.ros.org/msg

Primitive Type	Serialization	C++	Python2 / Python3
bool	unsigned 8-bit int	uint8_t	bool
int8	signed 8-bit int	int8_t	int
uint8	unsigned 8-bit int	uint8_t	int
int16	signed 16-bit int	int16_t	int
uint16	unsigned 16-bit int	uint16_t	int
int32	signed 32-bit int	int32_t	int
uint32	unsigned 32-bit int	uint32_t	int
int64	signed 64-bit int	int64_t	long int
uint64	unsigned 64-bit int	uint64_t	long int
float32	32-bit IEEE float	float	float
float64	64-bit IEEE float	double	float
string	ascii string	std::string	str bytes
time	secs/nsecs unsigned 32-bit ints	ros::Time	rospy.Time
duration	secs/nsecs signed 32-bit ints	ros::Duration	rospy.Duration