ROS学习——常用API

一、初始化

1.作用 

ROS初始化函数

2.参数列表

argc------------封装实参的个数（n+1）

argv------------封装参数的数组

name----------为 节点命名，需要保证其唯一性

options---------节点启动选项

返回值：void

3.使用细节

①argc与argv的使用

如果按照ROS中的特定格式传入实参，那么ROS可以加以使用，比如可以用来设置全局参数、给节点重命名

传参用法：

source--------------- 刷新环境变量，就是刷新本地文件

plumbing_apis----------功能包名

demo01——apis——pub节点名

length——参数名

2——具体值

_length:=2

结果：

 ②options的使用

节点名称需要保证唯一性，会导致：同一个节点不能重复启动。

ROS中当有重名的节点启动时，之前启动的同名节点会被关闭。

需求：特定场景下，需要一个节点多次启动且能正常运行

解决方法：设置启动项

 机制：当创建ROS节点时，会在用户自定义节点名称（"ergouzi"）后加入随机数，从而避免重名问题

 二、话题与服务相关对象

在 roscpp 中，话题和服务的相关对象一般由 NodeHandle 创建。

1.发布对象

作用:创建发布者对象

模板：被发布的消息的类型

参数：

话题名称

队列长度

latch（可选） 如果设置为true，会保存发布方的最后一条消息，并且新的订阅对象连接到发布方时，发布方会将这条消息发送给订阅者；

使用：

latch设置为true的作用

以静态地图发布为例， 方案1：可以使用固定频率发送地图数据，但是效率过低；

方案2：可以将地图发布对象的latch设置为true，并且发布方之发送一次数据，每当订阅者连接时，将地图数据发送给订阅者（只发送一次），这样提高了数据的发送效率 

使用细节：

 

 三、回旋函数

在ROS程序中，频繁的使用了 ros::spin() 和 ros::spinOnce() 两个回旋函数，可以用于处理回调函数。

1.spinOnce()

/**
 * \brief 处理一轮回调
 *
 * 一般应用场景:
 *     在循环体内，处理所有可用的回调函数
 * 
 */
ROSCPP_DECL void spinOnce();

2.spin()

/** 
 * \brief 进入循环处理回调 
 */
ROSCPP_DECL void spin();

3.二者比较

相同点:二者都用于处理回调函数；

不同点:ros::spin() 是进入了循环执行回调函数，而 ros::spinOnce() 只会执行一次回调函数(没有循环)，在 ros::spin() 后的语句不会执行到，而 ros::spinOnce() 后的语句可以执行。

 

 

 

 四、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。

1.时刻

获取时刻，或是设置指定时刻:

ros::init(argc,argv,"hello_time");
ros::NodeHandle nh;//必须创建句柄，否则时间没有初始化，导致后续API调用失败
ros::Time right_now = ros::Time::now();//将当前时刻封装成对象
ROS_INFO("当前时刻:%.2f",right_now.toSec());//获取距离 1970年01月01日 00:00:00 的秒数
ROS_INFO("当前时刻:%d",right_now.sec);//获取距离 1970年01月01日 00:00:00 的秒数

ros::Time someTime(100,100000000);// 参数1:秒数  参数2:纳秒
ROS_INFO("时刻:%.2f",someTime.toSec()); //100.10
ros::Time someTime2(100.3);//直接传入 double 类型的秒数
ROS_INFO("时刻:%.2f",someTime2.toSec()); //100.30

2.持续时间

设置一个时间区间(间隔):

ROS_INFO("当前时刻:%.2f",ros::Time::now().toSec());
ros::Duration du(10);//持续10秒钟,参数是double类型的，以秒为单位
du.sleep();//按照指定的持续时间休眠
ROS_INFO("持续时间:%.2f",du.toSec());//将持续时间换算成秒
ROS_INFO("当前时刻:%.2f",ros::Time::now().toSec());

3.持续时间与时刻运算

为了方便使用，ROS中提供了时间与时刻的运算:

获取开始执行的时刻--->模拟运行时间（N秒）---->计算结束时刻=开始+持续时间

ROS_INFO("时间运算");
ros::Time now = ros::Time::now();
ros::Duration du1(10);
ros::Duration du2(20);
ROS_INFO("当前时刻:%.2f",now.toSec());
//1.time 与 duration 运算
ros::Time after_now = now + du1;
ros::Time before_now = now - du1;
ROS_INFO("当前时刻之后:%.2f",after_now.toSec());
ROS_INFO("当前时刻之前:%.2f",before_now.toSec());

//2.duration 之间相互运算
ros::Duration du3 = du1 + du2;
ros::Duration du4 = du1 - du2;
ROS_INFO("du3 = %.2f",du3.toSec());
ROS_INFO("du4 = %.2f",du4.toSec());
//PS: time 与 time 不可以运算
// ros::Time nn = now + before_now;//异常

4.设置运行频率

ros::Rate rate(1);//指定频率
while (true)
{
    ROS_INFO("-----------code----------");
    rate.sleep();//休眠，休眠时间 = 1 / 频率。
}

5.定时器

ROS 中内置了专门的定时器，可以实现与 ros::Rate 类似的效果:

ros::NodeHandle nh;//必须创建句柄，否则时间没有初始化，导致后续API调用失败

 // ROS 定时器
 /**
* \brief 创建一个定时器，按照指定频率调用回调函数。
*
* \param period 时间间隔
* \param callback 回调函数
* \param oneshot 如果设置为 true,只执行一次回调函数，设置为 false,就循环执行。
* \param autostart 如果为true，返回已经启动的定时器,设置为 false，需要手动启动。
*/
 //Timer createTimer(Duration period, const TimerCallback& callback, bool oneshot = false,
 //                bool autostart = true) const;

 // ros::Timer timer = nh.createTimer(ros::Duration(0.5),doSomeThing);
 ros::Timer timer = nh.createTimer(ros::Duration(0.5),doSomeThing,true);//只执行一次

 // ros::Timer timer = nh.createTimer(ros::Duration(0.5),doSomeThing,false,false);//需要手动启动
 // timer.start();
 ros::spin(); //必须 spin

 Duration period-------------时间间隔；

const TimerCallback& callback---------回调函数（封装业务）

bool oneshot---------------定时器是否是一次性的

 bool autostart-------------定时器是否自动启动

定时器的回调函数:

void doSomeThing(const ros::TimerEvent &event){
    ROS_INFO("-------------");
    ROS_INFO("event:%s",std::to_string(event.current_real.toSec()).c_str());
}

 五、节点相关函数

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())

1.节点状态判断

/** \brief 检查节点是否已经退出
 *
 *  ros::shutdown() 被调用且执行完毕后，该函数将会返回 false
 *
 * \return true 如果节点还健在, false 如果节点已经火化了。
 */
bool ok();

2.节点关闭

/*
*   关闭节点
*/
void shutdown();

六、日志相关函数

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。

ROS_DEBUG("hello,DEBUG"); //不会输出
ROS_INFO("hello,INFO"); //默认白色字体
ROS_WARN("Hello,WARN"); //默认黄色字体
ROS_ERROR("hello,ERROR");//默认红色字体
ROS_FATAL("hello,FATAL");//默认红色字体

七、ROS中的头文件与源文件

主要介绍ROS的C++实现中，如何使用头文件与源文件的方式封装代码，具体内容如下:

1. 设置头文件，可执行文件作为源文件；
2. 分别设置头文件，源文件与可执行文件。

在ROS中关于头文件的使用，核心内容在于CMakeLists.txt文件的配置，不同的封装方式，配置上也有差异。

1.自定义头文件调用

需求:设计头文件，可执行文件本身作为源文件。

流程:

1. 编写头文件；
2. 编写可执行文件(同时也是源文件)；
3. 编辑配置文件并执行。

①新建功能包，添加依赖---->新建文件

 ② 声明头文件保护

 ③声明namespace---->声明一个类------->声明一个函数

 ④新建可执行文件.cpp

 ⑤添加头文件

⑥配置

 ⑦可执行文件

 ⑧配置

 ⑨编译、运行

 2.自定义源文件调用

需求:设计头文件与源文件，在可执行文件中包含头文件。

流程:

1. 编写头文件；
2. 编写源文件；
3. 编写可执行文件；
4. 编辑配置文件并执行。

 ①新建功能包、添加依赖

②新建头文件

③配置，设置路径

 ④新建源文件

 ⑤新建可执行文件

⑥配置

 ⑦编译、执行