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在Jetson Nano上学习ROS的记录（版本Ubuntu18.04，课程来源赵虚左老师的《ROS理论与实践》）第七章 ROS通信机制进阶（常用API、Python模块的导入)

系列文章目录

第一章 ROS空间创建、helloworld的实现、开启多个节点
第二章话题通信
第三章服务通信
第四章参数服务器
第五章常用指令
第六章通信机制实操
第七章 ROS通信机制进阶（常用API、Python模块的导入)
第八章元功能包、节点运行管理launch文件（teleop_twist安装方法）
第九章重名问题、分布式通信

文章目录

系列文章目录
前言
一、常用API
- 1.API是什么
- 2.初始化
- 3.话题与服务相关对象
- 4.回旋函数
- 5.时间
- 6.其他函数
二、Python模块导入
总结

前言

现在大二，之前大一有幸参加了2021的国赛，很壮烈的拿了个江苏赛区的二等奖。但发现无人机这个题，真的是往堆钱上走了。不上ROS不行，现在来记录一下一个纯小白学习ROS的过程和遇到的问题。防止学弟、学妹们再走我走过的弯路。板子用的是学长给的Jetson Nano（4GB），版本是Ubuntu18.04（已配置好基础ROS所需配置）。

一、常用API

1.API是什么

A：应用程序
P：开发编程
I：接口
API之主要目的是提供应用程序与开发人员以访问一组例程的能力，而又无需访问源码，或理解内部工作机制的细节。提供API所定义的功能的软件称作此API的实现。API是一种接口，故而是一种抽象。

2.初始化

建立功能包，并建立scripts文件夹，建立相关python文件，并给予权限。
代码实例讲解如下：

#! /usr/bin/env python3
#encoding:utf-8

#1.导包 
import rospy
from std_msgs.msg import String   #发布的消息类型

if __name__ == "__main__":
    #2.初始化 ROS 节点:命名(唯一)
    """
    作用：ROS初始化
    参数：
        name：设置节点名称
        argv：封装节点调用时传递的函数
        anonymous：可以为节点名称生成随机后缀。可以解决重名问题
    使用：
        1.argv使用
        可以按照ROS中指定的语法格式，ROS可以解析并加以使用
        2.anonymous使用
        可以设置为true，节点名称会后缀随机数。可以开启多个节点。
    """
    rospy.init_node("sanDai")
    #3.实例化 发布者 对象
    pub = rospy.Publisher("che",String,queue_size=10) #话题名称，发布类型，容量是10
    #4.组织被发布的数据，并编写逻辑发布数据
    msg = String()  #创建 msg 对象
    rate = rospy.Rate(1)
    count = 0
    rospy.sleep(3 )#防止丢数据，因为创建需要时间。
    while not rospy.is_shutdown(): #判断这个节点是否关闭
        count +=1
        #拼接字符串
        msg.data = "hello"+ str(count)
        pub.publish(msg)
        rospy.loginfo("写出的数据:%s",msg.data)
        rate.sleep() #每隔1s执行一次循环

cmakelists（162）

catkin_install_python(PROGRAMS
  scripts/demo01_apis_pub_p.py
  DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_BIN_DESTINATION}
)

新开一个命令行：roscore
再开一个命令行：

cd myworld/
source ./devel/setup.bash
rosrun plumbing_apis demo01_apis_pub_p.py

若想实现argv传参（例如，在开启节点时，将参数A的值=10）
可以rosrun plumbing_apis demo01_apis_pub_p.py _A:=10
新开一个命令行，列出参数服务器里的参数：rosparam list
响应结果：

/rosdistro
/roslaunch/uris/host_lzl_desktop__34755
/rosversion
/run_id
/sanDai/A

若想查找A的值：rosparam get /sanDai/A

3.话题与服务相关对象

建立功能包，并建立scripts文件夹，建立相关python文件，并给予权限。
代码实例讲解如下：

#! /usr/bin/env python3
#encoding:utf-8

#1.导包 
import rospy
from std_msgs.msg import String   #发布的消息类型

if __name__ == "__main__":
    #2.初始化 ROS 节点:命名(唯一)
    """
    作用：ROS初始化
    参数：
        name：设置节点名称
        argv：封装节点调用时传递的函数
        anonymous：可以为节点名称生成随机后缀。可以解决重名问题
    使用：
        1.argv使用
        可以按照ROS中指定的语法格式，ROS可以解析并加以使用
        2.anonymous使用
        可以设置为true，节点名称会后缀随机数。可以开启多个节点。
    """
    rospy.init_node("sanDai",anonymous=True)
    #3.创建发布者对象
    """
    内容：latch
        bool值，默认是false
    作用：
        如果设置为True，可以将发布的最后一条数据保存，且后续
        当新的订阅对象连接时，会将该数据发送给订阅者
    使用：
        latch = True
    """
    pub = rospy.Publisher("che",String,queue_size=10,latch=True) #话题名称，发布类型，队列容量是10
    #4.编写发布逻辑并发布数据
    msg = String()  #创建数据
    rate = rospy.Rate(1)#指定发布频率
    count = 0#设置计数器
    rospy.sleep(3 )#防止丢数据，因为创建需要时间。
    while not rospy.is_shutdown(): #判断这个节点是否关闭
        count +=1
        #发布数据
        if count<=10:
            msg.data = "hello"+ str(count)
            pub.publish(msg)
            rospy.loginfo("写出的数据:%s",msg.data)
        rate.sleep() #每隔1s执行一次循环

cmakelists（162）

catkin_install_python(PROGRAMS
  scripts/demo01_apis_pub_p.py
  DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_BIN_DESTINATION}
)

新开一个命令行：roscore
再开一个命令行：

cd myworld/
source ./devel/setup.bash
rosrun plumbing_apis demo01_apis_pub_p.py

用命令行创建一个订阅者：rostopic echo /che #话题名

4.回旋函数

处理订阅消息时，需要使用到回调函数

def spin():
    """
    进入循环处理回调 
    """

5.时间

ROS中时间相关的API是极其常用，比如:获取当前时刻、持续时间的设置、执行频率、休眠、定时器…都与时间相关。

建立功能包，并建立scripts文件夹，建立相关python文件，并给予权限。
代码实例讲解如下：

#! /usr/bin/env python3
#encoding:utf-8
import rospy
#rospy中已经导入了时间相关的包

"""
    需求1：演示时间相关操作（获取当前时刻+设置指定时刻）

    需求2：程序执行中停顿5s

    需求3：获取程序开始执行的时刻，且已知持续运行的时间，计算程序结束的时间

    需求4：创建定时器，实现类似于rospy.Rate的功能（隔某个时间间隔执行某种操作）


"""
def doMsg(event):
    rospy.loginfo("---------------------------------")
    rospy.loginfo("调用回调函数的时刻：%.2f",event.current_real.to_sec())#看参数event被调用时刻的秒数

if __name__ == "__main__":
    rospy.init_node("hello_time")#初始化节点

    # 需求1：演示时间相关操作（获取当前时刻+设置指定时刻）
        #获取时刻
    right_now =  rospy.Time.now()#获取于当前时刻（1.now函数被调用执行的那一刻，2.初始时间1970年01月01日00：00：00），并封装成对象，函数返回值为一个time对象
    rospy.loginfo("当前时刻:%.2f",right_now.to_sec())#距离当前时刻多少秒
    rospy.loginfo("当前时刻:%.2f",right_now.to_nsec())#距离当前时刻多少纳秒
        #设置指定
    time1 = rospy.Time(100)#将时间（距离初始时间过去100s）封装成time对象
    time2 = rospy.Time(100,312345678)#(secs=0, nsecs=0) 秒和纳秒会集成
    rospy.loginfo("指定时刻1:%.2f",time1.to_sec())
    rospy.loginfo("指定时刻2:%.2f",time2.to_sec())
        #从某个时间值获取时间对象
    time3 = rospy.Time.from_sec(200.12)
    rospy.loginfo("指定时刻3:%.2f",time3.to_sec())

    # 需求2：程序执行中停顿5s
    rospy.loginfo("休眠前----------------------------------------------------")
        #1.封装一个持续时间对象（5s）
    du = rospy.Duration(5,0) #参数(secs=0, nsecs=0)
        #2.再将持续时间休眠
    #rospy.sleep(du)
    rospy.loginfo("休眠后----------------------------------------------------")

    # 需求3：获取程序开始执行的时刻，且已知持续运行的时间，计算程序结束的时间
        #1.获取一个时刻t1
    t1 = rospy.Time.now()
        #2.设置一个持续时间du1
    du1 = rospy.Duration(5)
        #3.结束时刻 t2=t1+du1
    t2 = t1 + du1
    rospy.loginfo("开始时刻:%.2f",t1.to_sec())
    rospy.loginfo("结束时刻:%.2f",t2.to_sec())
    
    # 设置执行频率 每隔5s
    # rate = rospy.Rate(0.5)
    # while not rospy.is_shutdown():
    #     rate.sleep() #休眠
    #     rospy.loginfo("+++++++++++++++")

    # 需求4：创建定时器，实现类似于rospy.Rate的功能（隔某个时间间隔执行某种操作）
    timer = rospy.Timer(rospy.Duration(2),doMsg)#创建一个定时器对象(period：不同回调函数之间的时间间隔, callback：回调函数, oneshot=False：定时器是不是一次性的, reset=False)
    rospy.spin()#有回调函数必有spin

cmakelists（162）

catkin_install_python(PROGRAMS
  scripts/demo01_apis_pub_p.py
  scripts/demo02_apis_time_p.py
  DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_BIN_DESTINATION}
)

新开一个命令行：roscore
再开一个命令行：

cd myworld/
source ./devel/setup.bash
rosrun plumbing_apis demo02_apis_time_p.py

6.其他函数

在发布实现时，一般会循环发布消息，循环的判断条件一般由节点状态来控制，C++中可以通过 ros::ok() 来判断节点状态是否正常，而 python 中则通过 rospy.is_shutdown() 来实现判断，导致节点退出的原因主要有如下几种:

节点接收到了关闭信息，比如常用的 ctrl + c 快捷键就是关闭节点的信号；
同名节点启动，导致现有节点退出；
程序中的其他部分调用了节点关闭相关的API(C++中是ros::shutdown()，python中是rospy.signal_shutdown())

另外，日志相关的函数也是极其常用的，在ROS中日志被划分成如下级别:

DEBUG(调试):只在调试时使用，此类消息不会输出到控制台；
INFO(信息):标准消息，一般用于说明系统内正在执行的操作；
WARN(警告):提醒一些异常情况，但程序仍然可以执行；
ERROR(错误):提示错误信息，此类错误会影响程序运行；
FATAL(严重错误):此类错误将阻止节点继续运行

节点状态判断
建立功能包，并建立scripts文件夹，建立相关python文件，并给予权限。
代码实例讲解如下：

#! /usr/bin/env python3
#encoding:utf-8

#1.导包 
import rospy
from std_msgs.msg import String   #发布的消息类型

def cb():
    rospy.loginfo("节点正在被关闭---")

if __name__ == "__main__":
    #2.初始化 ROS 节点:命名(唯一)
    """
    作用：ROS初始化
    参数：
        name：设置节点名称
        argv：封装节点调用时传递的函数
        anonymous：可以为节点名称生成随机后缀。可以解决重名问题
    使用：
        1.argv使用
        可以按照ROS中指定的语法格式，ROS可以解析并加以使用
        2.anonymous使用
        可以设置为true，节点名称会后缀随机数。可以开启多个节点。
    """
    rospy.init_node("sanDai",anonymous=True)
    #3.创建发布者对象
    """
    内容：latch
        bool值，默认是false
    作用：
        如果设置为True，可以将发布的最后一条数据保存，且后续
        当新的订阅对象连接时，会将该数据发送给订阅者
    使用：
        latch = True
    """
    pub = rospy.Publisher("che",String,queue_size=10,latch=True) #话题名称，发布类型，队列容量是10
    #4.编写发布逻辑并发布数据
    msg = String()  #创建数据
    rate = rospy.Rate(1)#指定发布频率
    count = 0#设置计数器
    rospy.sleep(3 )#防止丢数据，因为创建需要时间。
    while not rospy.is_shutdown(): #判断这个节点是否关闭 如果节点沒关闭，返回False，如果关闭，返回True
        count +=1
        #发布数据
        if count<=10:
            msg.data = "hello"+ str(count)
            pub.publish(msg)
            rospy.loginfo("写出的数据:%s",msg.data)
        else:
            #关闭节点
            rospy.on_shutdown(cb)#在节点关闭过程中执行一个回调函数
            #rospy.spin()循环读取接收到数据，并调用回调函数处理,但是这边是只执行一次，故不用，否则将进入循环
            rospy.signal_shutdown("关闭节点")

        rate.sleep() #每隔1s执行一次循环

修改cmakelists（162）

catkin_install_python(PROGRAMS
  scripts/demo01_apis_pub_p.py
  scripts/demo02_apis_time_p.py
  DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_BIN_DESTINATION}
)

编译运行

新开一个命令行：roscore
再开一个命令行：

cd myworld/
source ./devel/setup.bash   
rosrun plumbing_apis demo01_apis_pub_p.py

日志
建立功能包，并建立scripts文件夹，建立相关python文件，并给予权限。
代码实例讲解如下：

#! /usr/bin/env python3
import rospy

if __name__ == "__main__":
    #演示日志函数
    rospy.init_node("hello_log")

    rospy.logdebug("DEBUG")
    rospy.loginfo("info")
    rospy.logwarn("警告")
    rospy.logerr("error")
    rospy.logfatal("致命的")