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》）第九章 重名问题、分布式通信

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
第十章-第一节 TF坐标变换（内含PyKDL 和PyInit__tf2功能缺失等解决）

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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、ROS工作空间覆盖(目前没有解决方法一定要避免！！）

所谓工作空间覆盖，是指不同工作空间中，存在重名的功能包的情形。

1.建立同名功能包

1. 初始操作

mkdir -p 自定义空间名称/src   #创建空间
cd 自定义空间名称             #进入空间
catkin_make        	     #初始化
cd src			     #进入src
catkin_create_pkg 自定义ROS包名 roscpp rospy std_msgs
cd ros包
touch 自定义文件名.cpp	#建立一个c++文件

2. 编辑 ros 包下的 CamkeList.txt 文件
   136行：add_executable(hello_ws1 src/hello_ws1.cpp)
   149行：

 target_link_libraries(hello_ws1
   ${catkin_LIBRARIES}
)

3. 编译运行

cd 自定义空间名称
catkin_make

按以上方法在两个不同的工作空间中建立两个重名的功能包(我建立的是turtlesim）

2.编辑.bashrc

进入主目录，ctrl+h打开隐藏的文件
编辑.bashrc文件
加上：

source /home/lzl/工作空间1/devel/setup.bash
source /home/lzl/工作空间2/devel/setup.bash

先启动命令行1：roscore
再启动命令行2：rosrun turtlesim TAB补齐

发现：会补齐后刷新的
原因：
ROS 会解析 .bashrc 文件，并生成 ROS_PACKAGE_PATH ROS包路径，该变量中按照 .bashrc 中配置设置工作空间优先级，在设置时需要遵循一定的原则:ROS_PACKAGE_PATH 中的值，和 .bashrc 的配置顺序相反—>后配置的优先级更高，如果更改自定义空间A与自定义空间B的source顺序，那么调用时，将进入工作空间A。

结论：
功能包重名时，会按照 ROS_PACKAGE_PATH 查找，配置在前的会优先执行。

二、ROS节点名称重名

在ROS中给出的解决策略是使用命名空间或名称重映射。
命名空间就是为名称添加前缀，名称重映射是为名称起别名。这两种策略都可以解决节点重名问题，两种策略的实现途径有多种:

• rosrun 命令
• launch 文件
• 编码实现
  以上三种途径都可以通过命名空间或名称重映射的方式，来避免节点重名，本节将对三者的使用逐一演示，三者要实现的需求类似。

案例
启动两个 turtlesim_node 节点

1.rosrun设置命名空间与重映射

1. 实现策略1设置命名空间：rosrun 包名 节点名 __ns:=新名称
   新开一个命令行：roscore
   新开一个命令行：rosrun turtlesim turtlesim_node __ns:=ergouzi
   新开一个命令行：rosrun turtlesim turtlesim_node __ns:=maolv
   新开一个命令行：rosnode list
   响应：

/ergouzi/turtlesim
/maolv/turtlesim
/rosout
/turtlesim

2. 实现策略2为节点起别名：rosrun 包名 节点名 __name:=新名称
   新开一个命令行：roscore
   新开一个命令行：rosrun turtlesim turtlesim_node __name:=daqiang
   新开一个命令行：rosrun turtlesim turtlesim_node __name:=xiaoqiang
   新开一个命令行：rosnode list
   响应：

/daqiang
/ergouzi/turtlesim
/maolv/turtlesim
/rosout
/turtlesim
/xiaoqiang

3. 实现策略3设置命名空间同时名称重映射：rosrun 包名 节点名 __ns:=新名称 __name:=新名称

2.launch文件设置命名空间与重映射

1. 介绍 launch 文件的使用语法时，在 node 标签中有两个属性: name 和 ns，二者分别是用于实现名称重映射与命名空间设置的。使用launch文件设置命名空间与名称重映射也比较简单。
   建立功能包，在功能包下添加 launch目录, 目录下新建 xxxx.launch 文件，编辑 launch 文件。
   代码如下：

<launch>
     <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="turtlesim"/>
    
    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t1"/>
     
     <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="turtlesim" ns="ergouzi"/>
     
    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t2" ns="maolvzi"/>
launch>

2. 编译运行
   新开一个命令行roscore
   新开一个命令行：

cd 工作空间
source ./devel/setup.bash
roslaunch rename01_node start_turtle.launch

新开一个命令行：

rosnode cleanup  #清除之前例子中开过的节点，现在他们是僵尸节点
rosnode list

查看节点信息,显示结果:

/ergouzi/turtlesim
/maolvzi/t2
/rosout
/t1
/turtlesim

3.编码设置命名空间与重映射

名称别名设置,会在节点名称后缀时间戳
核心代码:rospy.init_node("lisi",anonymous=True)

三、ROS话题名称设置

在实际应用中，按照逻辑，有些时候可能需要将相同的话题名称设置为不同，也有可能将不同的话题名设置为相同。在ROS中给出的解决策略与节点名称重命类似，也是使用名称重映射或为名称添加前缀。根据前缀不同，有全局、相对、和私有三种类型之分。

• 全局(参数名称直接参考ROS系统，与节点命名空间平级)
• 相对(参数名称参考的是节点的命名空间，与节点名称平级)
• 私有(参数名称参考节点名称，是节点名称的子级)

名称重映射是为名称起别名，为名称添加前缀，该实现比节点重名更复杂些，不单是使用命名空间作为前缀、还可以使用节点名称最为前缀。两种策略的实现途径有多种:

• rosrun 命令
• launch 文件
• 编码实现

1.rosrun设置话题重映射

rosrun名称重映射语法: rorun 包名 节点名 话题名:=新话题名称
实现teleop_twist_keyboard与乌龟显示节点通信(两个话题不一样，一个是/turtle1/cmd_vel，一个是/cmd_vel）

1. 方案1
   将 teleop_twist_keyboard 节点的话题设置为/turtle1/cmd_vel
   启动键盘控制节点:rosrun teleop_twist_keyboard teleop_twist_keyboard.py /cmd_vel:=/turtle1/cmd_vel
   启动乌龟显示节点: rosrun turtlesim turtlesim_node
2. 方案2
   将乌龟显示节点的话题设置为 /cmd_vel
   启动键盘控制节点:rosrun teleop_twist_keyboard teleop_twist_keyboard.py
   启动乌龟显示节点: rosrun turtlesim turtlesim_node /turtle1/cmd_vel:=/cmd_vel

2.launch文件设置话题重映射

1. 建立功能包，在功能包下添加 launch目录, 目录下新建 xxxx.launch 文件，编辑 launch 文件。
   代码如下：

<launch>
    
    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t1">
        <remap from="/turtle1/cmd_vel" to ="/cmd_vel" />
    node>
    <node pkg="teleop_twist_keyboard" type="teleop_twist_keyboard.py" name="key"/>
    

launch>

2. 编译运行
   新开一个命令行roscore
   新开一个命令行：

cd 工作空间
source ./devel/setup.bash
roslaunch rename02_topic start.launch

3.编码设置话题名称

话题的名称与节点的命名空间、节点的名称是有一定关系的，话题名称大致可以分为三种类型:

• 全局(话题参考ROS系统，与节点命名空间平级)
• 相对(话题参考的是节点的命名空间，与节点名称平级)
• 私有(话题参考节点名称，是节点名称的子级)
• 节点名称：
  /命名空间/节点名
  第一个/代表根目录
  

1. 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
from std_msgs.msg import String

if __name__ == "__main__":
    rospy.init_node("hello")
    """
        需求：实现不同类型的话题设置

    """
    #1.全局
    #pub = rospy.Publisher("/chatter",String,queue_size=10)
    #2.相对
    #pub = rospy.Publisher("chatter",String,queue_size=10)
    #3.私有
    pub = rospy.Publisher("~chatter",String,queue_size=10)
    while not rospy.is_shutdown():
        pass
        #避免节点启动之后被关闭的情况

2. 修改cmakelists
   编译运行
   新开一个命令行：

cd 工作空间
source ./devel/setup.bash
rosrun rename02_topic topic_name_p.py __ns:=xxx

新开一个命令行：rostopic list

• 全局：/chatter
• 相对：/xxx/chatter
• 私有：/xxx/hello/chatter

四、ROS参数名称设置

在ROS中节点名称话题名称可能出现重名的情况，同理参数名称也可能重名。

关于参数重名的处理，没有重映射实现，为了尽量的避免参数重名，都是使用为参数名添加前缀的方式，实现类似于话题名称，有全局、相对、和私有三种类型之分。

• 全局(参数名称直接参考ROS系统，与节点命名空间平级)
• 相对(参数名称参考的是节点的命名空间，与节点名称平级)
• 私有(参数名称参考节点名称，是节点名称的子级)

1.rosrun设置参数

rosrun 在启动节点时，也可以设置参数:(私有)
语法: rosrun 包名 节点名称 _参数名:=参数值

2.launch文件设置参数

通过 launch 文件设置参数的方式前面已经介绍过了，可以在 node 标签外，或 node 标签中通过 param 或 rosparam 来设置参数。在 node 标签外设置的参数是全局性质的，参考的是 / ，在 node 标签中设置的参数是私有性质的，参考的是 /命名空间/节点名称。

1. 建立功能包，在功能包下添加 launch目录, 目录下新建 xxxx.launch 文件，编辑 launch 文件。
   代码如下：

<launch>
    
    <param name="radius" value="0.2" />
    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t1" ns="xxx">
        
        <param name="radius" value="0.08" />
    node>
launch>

2. 编译运行
   新开一个命令行roscore
   新开一个命令行：

cd 工作空间
source ./devel/setup.bash
roslaunch rename03_param test_param.launch

新开一个命令行：

rosparam get /radius
rosparam get /xxx/t1/radius

3.编码设置参数

1. 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__":
    rospy.init_node("hello")
    """
        设置不同类型的参数
    """
    #1.全局
    rospy.set_param("/radiusA",100)
    #2.相对
    rospy.set_param("radiusB",100)
    #3.私有
    rospy.set_param("~radiusC",100)

2. 修改cmakelists
   编译运行
   新开一个命令行：

cd 工作空间
source ./devel/setup.bash
rosrun rename03_param param_name_p.py  __ns:=xxx

新开一个命令行：rosparam list

五、ROS分布式通信

ROS是一个分布式计算环境。一个运行中的ROS系统可以包含分布在多台计算机上多个节点。根据系统的配置方式，任何节点可能随时需要与任何其他节点进行通信。
因此，ROS对网络配置有某些要求：
所有端口上的所有机器之间必须有完整的双向连接。
每台计算机必须通过所有其他计算机都可以解析的名称来公告自己。

操作：

1. 打开命令行：ifconfig
   eth0: 有线连接
   wlan0: wifi连接

在网络中，将ipv4相关配置
inet 地址 netmask 子网掩码 网关是地址前三位+.1

2. 分别修改不同计算机的 /etc/hosts 文件，在该文件中加入对方的IP地址和计算机名:（计算机名称查看: hostname）
   主机端:从机的IP 从机计算机名
   从机端:主机的IP 主机计算机名
   重启两台机子
   验证通信是否正常ping +IP

3. 配置主机的 IP 地址
   在：~/.bashrc 追加

export ROS_MASTER_URI=http://主机IP:11311
export ROS_HOSTNAME=主机IP

配置从机的 IP 地址
在：~/.bashrc 追加

export ROS_MASTER_URI=http://主机IP:11311
export ROS_HOSTNAME=从机IP

测试：

主机启动 roscore(必须)
主机启动订阅节点，从机启动发布节点，测试通信是否正常
反向测试，主机启动发布节点，从机启动订阅节点，测试通信是否正常

六、本章小结

本章的重点是"重名"相关的内容：

• 包名重复，会导致覆盖。
• 节点名称重复，会导致先启动的节点关闭
• 话题名称重复，无语法异常，但是可能导致通信实现出现逻辑问题
• 参数名称重复，会导致参数设置的覆盖

解决重名问题的实现方案有两种:

• 重映射(重新起名字)
• 为命名添加前缀

总结

以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单记录了RO重名问题、分布式通信，如果有问题请在博客下留言或者咨询邮箱：[email protected]。