ROS通信机制(三) —— 参数服务器(parameter server)

简述

参数服务器（parameter server）是节点管理器（Master）的一部分，并且允许系统将数据或配置信息保存在关键位置，所有的节点可以获取这些数据来配置、改变自己的状态。

特点

参数可以认为是节点中使用的全局变量，用途与Windows程序中的*.ini配置文件非常类似。默认情况下，这些设置值是指定的，有需要时可以从外部读取或写入参数。特别是，由于可以通过使用来自外部的写入功能来实时地改变设置值，因此它是非常有用的，因为它可以灵活地应对多变的情况。例如，可以指定与外部设备连接的PC的USB端口、相机校准值、电机速度或命令的最大值和最小值等设置值。

相关常用命令

命令	详细说明
rosparam list	查看参数列表
rosparam get [参数名称]	获取参数值
rosparam set [参数名称]	设置参数值
rosparam dump [文件名称]	将参数保存到指定文件
rosparam load [文件名称]	获取保存在指定文件中的参数
rosparam delete [参数名称]	删除参数通信模型

通信模型

核心元素

1. ROS Master（管理者）
   必须首先被运行，并使用XMLRPC服务器，负责管理节点之间的消息通信中的连接信息。
2. Talker (参数设置者)
   Talker向参数服务器写入参数(以键值对的方式存储，包括参数名与参数值)，ROS Master 将参数保存到参数列表中。
3. Listener (参数调用者)
   Listener 从参数服务读取参数，通过参数名称来进行查找。

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参数操作

参数类型

• 32-bit integers
• booleans
• strings
• doubles
• iso8601 dates
• lists
• base64-encoded binary data

参考：ROS Wiki

相关API调用

有两套API可以实现参数的操作，两者的使用基本完全一样：

• ros::NodeHandle
• ros::param

下面仅使用ros::NodeHandle来记录两种主要的操作方法：

• 方式一

使用set和get函数可以向参数服务器写入和读取参数，setParam和getParam有多个函数的重载，主要区别在于参数2的类型，这里只选取了两个来做说明

参数是以键值对的方式存储的，参数1为写入的参数名称（字符串类型），参数2为写入参数的值（对应上面的参数类型）

参数1为参数服务器中的键，参数2为查询到的参数值，可以赋值给本地变量来使用

• 方式二

这里使用了类模板，函数主要功能是：通过参数1到参数服务器查找该字段对应的值，找到的话则赋值给参数2，未找到则使用参数3（默认值）。和方式一相比，这里多了一个默认值

参考：ROS Wiki、ROS API

从文件中加载参数

在launch文件中，可以通过标签来设置参数名称、类型、值等，launch文件执行后，parameter就加载到ROS的参数服务器上了，可以通过来从yaml文件中加载参数。在实际项目中，通常会在launch文件中设置参数，在程序代码中获取参数

<launch>
    <!-- 直接设置参数 -->
    <param name="name" value="张三" type="string"/>
    <param name="age" value="10" type="int"/>
    <!-- 从yaml文件加载参数 -->
    <rosparam command="load" file="$(find param_test)/cfg/test.yaml"/>
</launch>

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代码示例

需求描述：简单的API调用，向参数服务器写入参数，从参数服务器读取参数。

首先，这里创建了一个param_test的包，然后分别创建talker.cpp和listener.cpp两个文件。

talker.cpp

#include "ros/ros.h"

int main(int argc, char **argv)
{
    // 设置编码
    setlocale(LC_ALL, "");
    // 初始化ROS节点
    ros::init(argc, argv, "param_set_node");
    // 实例化ROS句柄
    ros::NodeHandle nh;

    std::vector<std::string> course;
    course.push_back("语文");
    course.push_back("数学");
    course.push_back("英语");

    // 参数1为写入的参数名称，参数2为写入参数的值
    nh.setParam("name", "张三");
    nh.setParam("age", 10);
    nh.setParam("course", course);

    // 功能与上面相同
    // ros::param::set("name", "张三");
    // ros::param::set("age", 10);
    // ros::param::set("course", course);

    return 0;
}

listener.cpp

#include "ros/ros.h"

int main(int argc, char **argv)
{
    // 设置编码
    setlocale(LC_ALL, "");
    // 初始化ROS节点
    ros::init(argc, argv, "param_get_node");
    // 实例化ROS句柄
    ros::NodeHandle nh;

    std::string name;
    int age;
    std::vector<std::string> course_list;
    std::string course;

    // 方式一：参数1为参数服务器中的键，参数2为查询到的参数值
    nh.getParam("name", name);
    nh.getParam("age", age);
    nh.getParam("course", course_list);

    // 功能与上面相同
    // ros::param::get("name", name);
    // ros::param::get("age", age);
    // ros::param::get("course", course_list);

    for (auto c : course_list)
    {
        course = course + c + ";";
    }

    ROS_INFO("获取到的名字为：%s", name.c_str());
    ROS_INFO("获取到的年龄为：%d", age);
    ROS_INFO("获取到的课程为：%s", course.c_str());

    // 方式二：默认值版本。参数1为到参数服务器查找该字段的值，找到的话则赋值给参数2，未找到则使用参数3（默认值）
    int ageA;
    nh.param("ageA", ageA, 15);
    ROS_INFO("获取到的年龄(A)为：%d", ageA);

    return 0;
}

配置 CMakeLists.txt

# 节点构建选项，配置可执行文件
add_executable(param_set_node src/talker.cpp)
add_executable(param_get_node src/listener.cpp)

# 节点构建选项，配置目标链接库
target_link_libraries(param_set_node
  ${catkin_LIBRARIES}
)
target_link_libraries(param_get_node
  ${catkin_LIBRARIES}
)

编译和运行

使用Ctrl+Shift+B进行编译，然后使用roscore命令启动主节点，然后source下环境变量，分别运行参数写入和参数读取节点即可看到打印输出。

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