08.ROS入门学习 - 用python写 Publisher 和 Subscriber

本文主要参考来自于：

ROS官方wiki教程：

wiki索引页面

Writing a Simple Publisher and Subscriber (Python)

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写到这里补充一个关于环境的问题：

之前是每次使用工作空间的内容的时候都需要在终端上 $ source ~/catkin_ws/devel/setup.bash 这里可以直接使用如下命令写入到 .bashrc 中，这样子每次打开终端的时候默认使用catkin_ws的工作空间：

$ echo "source ~/catkin_ws/devel/setup.bash" >> ~/.bashrc

一、写一个Publisher Node

Node 是连接到ROS网络的可执行文件的ROS术语。这里我们将创建一个不断广播消息的Publisher("talker") Node 。

之前我们创建了名为beginner_tutorials 的包，这里我们切换到该包的路径：

$ roscd beginner_tutorials 

1.1 主要代码编写

我们先创建一个存放python脚本的文件夹，这里将其命名为 script。

$ mkdir scripts
$ cd scripts

添加 talker.py 到该目录中：

#!/usr/bin/env python
#coding:utf-8

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

1.2 代码解析

对于文中的代码进行简单的解释：

#！/usr/bin/env python
# 每个ROS的Node必须将此代码放在代码顶部，主要是让你的脚本解释器能认识到这个是python脚本。
# 实际上我这样子写也可以通过 这相当于直接告诉解释器这个是python2.7编码的脚本。
#!/usr/bin/python2.7  

import rospy
from std_msgs.msg import String

# 要使用 ROS Node 的功能就必须要导入rospy。就好比cpp要导入 ros.h 一样。
# std_msgs.msg 中的 String 到导入意味着我们可以复用 std_msgs/String 消息类型（一个简单的 string 容器）进行 publishing

pub = rospy.Publisher('chatter', String, queue_size=10)
rospy.init_node('talker', anonymous=True)
# 这部分代码定义了 talker 与其余 ROS 的接口。
# 上面一句声明了这个节点将要使用String消息类型发送到 chatter topic。
# 这里的String消息类型实际是指 std_msgs.msg.String.
# queue_size = 10 也可以看出来队列是10个，如果Subscriber 没有足够快的速度接收这个，那么就会被丢失掉。形象的比喻：假设Publisher依次发送了100个数据了，此时才有Subscriber开始接收，那么他只能从第90个开始接收，之前的内容都已经被丢弃了。

# 关于第二行中的代码，主要是告诉 rospy 你的node的名字。
# anonymous=True 通过在NAME末尾添加随机数来确保你的node有一个独一无二的名字。（可以多实例运行） 如果该值是 False 的话，就表示只能同时有一个运行，前面的会被后面的挤掉。；

rate = rospy.Rate(10)  # 10Hz
# 此行创建对象rate的速率, 和 rate.sleep() 连用可以提供所需速率的便捷方式，我这里测试发现比10Hz会低一些(大改原因是sleep延时是100ms，但是其他语句的执行也需要时间)。

while not rospy.is_shutdown():
    hello_str = "hello world %s" % rospy.get_time()
    rospy.loginfo(hello_str)
    pub.publish(hello_str)
    rate.sleep()
# 这个循环是相当标准的ros结构，检查 rospy.is_shutdown() 标志位，执行相关程序。你不得不检查这个标志位，因为程序随时都会接收到 ctrl+c等动作。这里的相关程序就是 publishes 一段字符串。rospy.loginfo(hello_str) 就是输出命令到console上，便于检查错误。当按下 ctrl+c 或者其他退出程序的组合键的时候 rospy.rate.sleep()  rospy.sleep() 会抛出异常，在main函数下面那个异常进行接收。

二、写一个 Subscriber 节点

2.1 代码如下

#coding:utf-8
import rospy
from std_msgs.msg import String

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

def listener():
    # 在ros中，nodes 是唯一命名的。如果被运行的两个节点有相同的名字，则之前运行的将会被踢掉
    # anonymous=True 标志意味着对于我们的“listener” node ， rospy 将会选择一个唯一的名字
    # 以便多个 listeners 可以同时运行

    rospy.init_node('listener', anonymous=True)

    rospy.Subscriber("chatter", String, callback)

     # spin() 是让这个节点退出后python的执行才停止,否则就是持续监听
    rospy.spin()

if __name__ == '__main__':
    listener()

三、编译和执行

$ cd ~/catkin_ws/
$ catkin_make
# 在一个终端中执行下面的语句
$ roscore &
$ rosrun beginner_tutorials talker.py
########
jet@jet-vm:~/catkin_ws/src/beginner_tutorials$ rosrun beginner_tutorials talker.py 
[INFO] [1565310941.140276]: hello world 1565310941.14
[INFO] [1565310941.240867]: hello world 1565310941.24
[INFO] [1565310941.341202]: hello world 1565310941.34
#####
# 在另外一个终端中执行
$ rosrun beginner_tutorials listener.py
#####
jet@jet-vm:~$ rosrun beginner_tutorials listener
[ INFO] [1565310109.562585629]: I heard: [hello world 1565310109.56]
[ INFO] [1565310109.661152523]: I heard: [hello world 1565310109.66]
[ INFO] [1565310109.761765270]: I heard: [hello world 1565310109.76]

# talker 的源码
https://raw.github.com/ros/ros_tutorials/kinetic-devel/rospy_tutorials/001_talker_listener/talker.py
# listener 的源码
https://raw.github.com/ros/ros_tutorials/kinetic-devel/rospy_tutorials/001_talker_listener/listener.py

楼主在实践的过程中爬过的坑：

1. python 中文注释的时候程序运行会报错，这时候需要在脚本顶部或者第二行添加如下内容：

   #coding:utf-8
   

2. python 执行过后什么也没有输出，看起来像是程序直接退出了，原来是启动脚本这里写错了

   # 应该是写成如下：
   if __name__ == '__main__':
   # 而楼主写成了如下：(错误示范，主要是 __main__ 错写成了 __name__ )
   if __name__ == '__name__':
   

3. 还有一个就是关于字符串外面是双引号还是单引号的问题：

   个人理解：就是为了减少转义符使用而进行的选择，实际上两个都可以混用。