ROS2中的parameters操作

在ROS 2中，参数（Parameters）系统相比于ROS 1有了较大的改进。主要区别：

ROS 1 中的参数

• 在ROS 1中，参数主要是通过rosparam工具来设置和获取的，并且它们通常存储在一个中心化的服务器上，即rosparam服务器。
• 参数通常是静态的，一旦设置后，在节点运行期间不容易更改，除非重启节点或重新设置参数。
• 参数可以以YAML格式存储在文件中，并通过rosparam load_file命令加载到系统中。
• 虽然有一些方法可以在运行时修改参数，但这通常需要编写特定的代码来处理这些情况。

ROS 2 中的参数

• 在ROS 2中，参数系统变得更加动态，允许在运行时更灵活地修改参数。
• 每个节点都有自己的参数接口，可以独立于其他节点管理其参数。
• 参数可以是异步更新的，并且可以为参数设置回调函数，当参数值改变时自动执行。
• 支持多种类型的参数，包括基本类型如int, double, string等，以及复杂类型如数组和嵌套结构。
• 提供了API来声明参数，获取参数值，检查参数是否存在，以及动态地添加或删除参数。
• 可以使用rclcpp::Node::declare_parameter()来声明一个参数，并使用get_parameter()或get_parameter_or()来获取它的值。
• 使用set_parameters或set_parameters_atomically可以修改参数值，并且有机制确保原子性操作。
• 支持描述参数，比如提供描述信息、校验函数等，这使得参数更加易于理解和维护。

ROS2中Parameters操作接口

在ROS 2中，参数（Parameters）的操作接口主要通过rclcpp库中的Node类和其他相关的类来实现。以下是一些关键的接口函数，用于创建、查询、更新和删除参数：

创建节点时声明参数

• 声明参数：

 declare_parameter: 声明一个参数，并可指定默认值。

this->declare_parameter("example_param", 10);

• 获取参数

获取单个参数：

get_parameter: 获取指定名称的参数对象。

get_parameter_or: 获取指定名称的参数，如果不存在则返回默认值。

auto param = this->get_parameter("example_param");
int value = this->get_parameter_or("example_param", 10).as_int();

批量获取参数：

   get_parameters: 同时获取多个参数。

std::vector params = this->get_parameters({"param1", "param2"});

• 设置参数

设置单个参数：

 set_parameters: 设置一个或多个参数。

std::vector new_params = {
    rclcpp::Parameter("example_param", 20)
};
auto result = this->set_parameters(new_params);

设置参数原子操作：

set_parameters_atomically: 设置一个或多个参数，并保证操作的原子性。

auto result = this->set_parameters_atomically(new_params);

• 监听参数变化

监听参数变更：

add_on_set_parameter_callback: 添加一个回调函数，当参数值发生变化时触发。

auto cb = [this](std::shared_ptr event) {
    RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Parameter changed: %s", event->name.c_str());
};
this->add_on_set_parameter_callback(cb);

• 其他相关功能

• 删除参数：

remove_parameter: 删除指定名称的参数。

this->remove_parameter("example_param");

• 列出所有参数：

list_parameters: 列出节点的所有参数。

std::vector param_names = this->list_parameters({"*"}, 10);

ROS2中parameters操作实现逻辑

ROS2中的参数操作是基于服务通信实现的，每个节点进程在node创建过程时，需要建立如下六个和参数管理相关的基础服务：

1. /get_parameters

   • 服务类型：rcl_interfaces/srv/GetParameters
   • 用途：获取一个或多个参数的当前值。
   • 请求消息：包含一个字符串数组，代表要获取的参数名称。
   • 响应消息：包含一系列rclcpp::Parameter对象，每个对象对应一个请求的参数及其值。

2. /set_parameters

   • 服务类型：rcl_interfaces/srv/SetParameters
   • 用途：设置一个或多个参数的值。
   • 请求消息：包含一系列rclcpp::Parameter对象，每个对象包含一个参数名称及其新值。
   • 响应消息：包含一系列rcl_interfaces/msg/SetParametersResult对象，每个对象对应一个设置的结果（成功或失败）。

3. /set_parameters_atomically

   • 服务类型：rcl_interfaces/srv/SetParametersAtomically
   • 用途：原子性地设置一组参数，这意味着要么全部参数都设置成功，要么都不设置。
   • 请求消息：与SetParameters类似，但强调原子性。
   • 响应消息：包含一个布尔值，指示是否所有参数都设置成功。

4. /list_parameters

   • 服务类型：rcl_interfaces/srv/ListParameters
   • 用途：列出节点中已声明的参数。
   • 请求消息：包含一个字符串数组作为前缀，以及一个整数作为递归深度（可选）。
   • 响应消息：包含一个字符串数组，列出符合前缀条件的参数名称。

5. /describe_parameters

   • 服务类型：rcl_interfaces/srv/DescribeParameters
   • 用途：获取一个或多个参数的描述信息。
   • 请求消息：包含一个字符串数组，代表要获取描述的参数名称。
   • 响应消息：包含一系列rcl_interfaces/msg/ParameterDescriptor对象，每个对象描述一个参数的信息。

6. /get_parameter_types

   • 服务类型：rcl_interfaces/srv/GetParameterTypes
   • 用途：获取一个或多个参数的类型信息。
   • 请求消息：包含一个字符串数组，代表要获取类型的参数名称。
   • 响应消息：包含一个字符串数组，每个字符串代表一个参数的类型。

创建流程图如下所示：