ROS下多机协同——主从机节点通信

1. 介绍

  现如今，随工业智能化水平提高，单机器人已难以满足大规模任务的需要，因此多机协同控制方法应运而生，并逐渐应用于无人车、无人机的集群以及物流配送等诸多领域。
  要想实现多机协同控制，首要任务是实现多机通信，而ROS操作系统为我们提供了多机通信的优良环境，使得我们可以在分布式的ROS节点间进行通信。下面引入ROS通信的相关基础知识：

1.1 ROS节点：可以分布于多个相同或不同的主机中

1.2 ROS通信机制：1. 话题； 2. 服务； 3. action等进阶方式。
下图直观展示了话题topic、发布Publisher、订阅Subscriber和话题消息message：

1.3 节点管理器 ROS Master：在ROS1中一台机器作为ROS Master，即以中心化方式管理分布式节点之间的通信。

1.4 方案一：机器人之间组网，在局域网下实现信息交互、相互感知、相互控制

1. 硬件系统：以路由器为中心节点的星形网络，数据通过路由器做IP地址转发，使得主从机在同一个局域网下。
2. 软件系统：ROS Master是整个分布式ROS节点中心，作为其他节点通信桥梁。

  下面进行主从机配置，使得主从机节点相互通信。

2. 主从机配置

2.1 添加IP地址
  首先确保主从机处于同一局域网。
  使用ifconfig指令查看主机和从机的 ip 地址，使用hostname指令查看主机和从机名
  下面以我的ROS机器为例：

  主机名：wheeltec   主机IP：192.168.0.100

  从机名：rikibot     从机IP：192.168.0.187

  在/etc/hosts 文件中，主机加入从机IP和从机名；从机加入主机IP和主机名。


  至此，主从机IP添加完毕，可以相互ping通。

2.2 设置 ROS Master
  由于ROS1中只能一台机器作为ROS Master，因此，我们要设置所有从机的ROS_MASTER_URI，在.bashrc文件中，修改如下：

  至此，主从机在局域网内的通信配置完毕。

3. 测试主从机分布式节点通信

  我们首先启动主机wheeltec，输入命令：
  roslaunch turn_on_wheeltec_robot turn_on_wheeltec_robot.launch
  从而开启ROS Master，管理节点之间的话题通信。
  打开rqt_graph，可以看到主机节点话题图：

  再启动从机rikibot，输入命令：
  roslaunch turn_on_wheeltec_robot bringup.launch
  打开rqt_graph，可以看到主从机节点已经建立了话题通信：

  下面这张图展示了两台机器分别启动的单机节点图，以及建立多机通信之后的节点网络，主从机各自的节点、话题已用不同颜色+序号分开：

  至此，主从机便可以相互订阅和发布话题，从而进行通信啦！