ROS1 Noetic主从机通信使用详解
作者： Herman Ye @Auromix
测试环境： Ubuntu20.04 ROS1 Noetic
更新日期： 2023/12/27
注1： @Auromix 是一个机器人爱好者开源组织。
注2： 由于笔者水平有限，以下内容可能存在事实性错误。
本文分为设置步骤、相关知识和参考资料三部分。
如果你只希望设置，请参考设置步骤。
如果你希望了解相关概念，请参考相关知识。
如果你希望深入了解ROS的环境变量设置和多机通讯，请参考参考资料。
设置步骤
此时认为机器人是ROS1 Master所在的机器，机器人作为主机，远程PC作为从机，完成主从机通信。
1.获取机器人和PC的IP和HOSTNAME
- 机器人端
登录到机器人并执行以下步骤：
1.查询机器人IP
hostname -I
2.查询机器人用户名
hostname
此时假设获取到的机器人ip为192.168.50.141，hostname为herman_robot
- PC端
登录到PC端并执行以下步骤：
1.查询PC端IP
hostname -I
2.查询PC端用户名
hostname
此时假设获取到的PC端ip为192.168.50.168，hostname为hermanye
| Computer | HOSTNAME | IP |
|---|---|---|
| Robot | herman_robot | 192.168.50.141 |
| PC | hermanye | 192.168.50.168 |
2. 设置机器人
登录到机器人并执行以下步骤：
- 添加到系统的host
sudo nano /etc/hosts
# Add pc to /etc/hosts
# My PC
192.168.50.168 hermanye
- 测试host设置
ping hermanye
ping 192.168.50.168
- 设置ROS环境变量
sudo nano ~/.bashrc
# Add these to ~/.bashrc
# My ROS MASTER
export ROS_MASTER_URI=http://192.168.50.141:11311/
# MY IP
export ROS_IP=192.168.50.141
3. 设置PC端
登录到PC端并执行以下步骤：
- 添加到系统的host
sudo nano /etc/hosts
# Add robot to /etc/hosts
# My ROBOT
192.168.50.141 herman_robot
- 测试host设置
ping herman_robot
ping 192.168.50.141
- 设置ROS环境变量
sudo nano ~/.bashrc
# Add these to ~/.bashrc
# My ROS MASTER
export ROS_MASTER_URI=http://192.168.50.141:11311/
# MY IP
export ROS_IP=192.168.50.168
4.刷新并测试
在Linux系统中，当你修改了/etc/hosts文件后，系统会立即识别这些更改，无需手动刷新。
但你无法强制所有已经运行的程序立即刷新它们的主机名解析结果。如果你需要立即应用/etc/hosts的更改，你可能需要重启相关的程序。
-
关闭所有ROS相关的节点
-
刷新环境变量
source ~/.bashrc
- 测试Topic通讯
在机器人上启动roscore并运行以下命令：
rosrun turtlesim turtlesim_node
在PC端上运行：
rosrun turtlesim turtle_teleop_key
通过PC端的键盘控制机器人端的Turtlesim，看是否能正常移动。
- 测试Service通讯
在刚才的基础上，在PC端运行：
rosservice call /reset
检查小乌龟是否重置状态回到初始点。
- 反向测试
反之亦然，通过类似的操作来检测机器人到PC端的通信是否正常。
相关知识
查看当前机器的局域网IP地址
hostname -I
查看当前机器的hostname
hostname
/etc/hosts
/etc/hosts是一个操作系统文件，用于将主机名映射到IP地址。在网络请求中，系统首先会检查这个文件，然后才会尝试使用DNS来解析主机名。这个文件可以用于重定向网络请求，或者在没有DNS服务器的情况下设置网络配置。
ROS_MASTER_URI
ROS_MASTER_URI是一个必需的设置，它告诉节点在哪里可以找到ROS1的master。它应该设置为master的XML-RPC URI。当使用localhost时，应该非常小心，因为这可能会导致远程启动的节点出现意外的行为。
export ROS_MASTER_URI=http://hermanye20:11311/
XML-RPC URI
XML-RPC是一个远程过程调用（Remote Procedure Call，RPC）的分布式计算协议，通过XML将调用函数封装，并使用HTTP协议作为传送机制。
XML-RPC URI是一个统一资源标识符，用于定位网络上的资源，特别是在XML-RPC协议中。XML-RPC是一种使用HTTP作为传输协议，XML作为编码方式的远程过程调用协议。
在ROS1中，ROS_MASTER_URI就是一个XML-RPC URI，它告诉节点在哪里可以找到master。例如，一个典型的ROS_MASTER_URI可能是这样的：http://localhost:11311。
这个URI中，http是协议，localhost是主机名，11311是端口号。这个URI表示master在本地机器的11311端口上运行。
ROS_IP/ROS_HOSTNAME
ROS_IP和ROS_HOSTNAME是可选的环境变量，用于设置ROS节点或工具的声明网络地址。
这两个选项是互斥的，如果两者都设置了，ROS_HOSTNAME将优先使用。
如果你正在指定一个IP地址，使用ROS_IP，如果你正在指定一个主机名，使用ROS_HOSTNAME。
当一个ROS组件向master或其他组件报告一个URI时，将使用这个值。
只有在你的计算机有多个地址，并需要强制ROS使用特定的一个时，才需要这个设置。
除了’localhost’，它不会影响实际的绑定地址，因为ROS组件绑定到所有可用的网络接口。如果值设置为localhost，ROS组件将只绑定到环回接口。这将阻止远程组件能够与你的本地组件通信。
export ROS_HOSTNAME=hermanye20
export ROS_IP=192.168.50.168
参考资料
https://wiki.ros.org/ROS/EnvironmentVariables
https://wiki.ros.org/ROS/Tutorials/MultipleMachines
https://wiki.ros.org/ROS/NetworkSetup
http://www.faqs.org/docs/securing/chap9sec95.html