機器人操做系統入門（三）ROS通訊架構

參考資料：

https://www.icourse163.org/course/ISCAS-1002580008?tid=1003713012　　//中國大學MOOC

https://www.bilibili.com/video/av23401751　　//B站

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連接：https://pan.baidu.com/s/1OCja2WLDRnjYXMrpnZ3-sQ 
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第三章 ROS通訊架構（一）

1. 節點node：ROS世界中最小的進程單元

• 程序角度：可執行文件被執行，加載至內存，生成node
• 功能角度：一個node複製機器人的一個單獨功能

注：可執行文件是靜態的，節點node是動態的

2. 節點管理器master

• node首先在master處進行註冊，以後master會將該node歸入整個ROS程序中
• node之間的通訊也是先由master進行「牽線」，才能兩兩的進行點對點通訊

3. 啓動master和node

• roscore　　//啓動master、rosout和parameter server
• rosrun pkg_name node_name　　//rosrun尋找包pkg_name下名爲node_name的可執行程序

注：rosrun命令的詳細用法　　rosrun [--prefix cmd] [--debug] pkg_name node_name [ARGS]

示例：rosrun --prefix 'gdb -ex run --args' pkg_name node_name　　//在GDB下運行ros程序

注：經過 rosnode help 查看命令幫助

4. launch文件：一次性把多個節點按照預先的配置啓動起來

（1）用法：roslaunch pkg_name file_name.launch　　//若master沒有啓動，那麼roslaunch就會首先自動啓動master

（2）寫法與格式：xml格式規範

（3）示例

• 啓動rospy_tutorials軟件包中單個節點talker

• Ros-Academy-for-Beginners 中的 robot_sim_demo：啓動gazebo模擬器，導入參數內容，加入機器人模型

5. 話題topic　　//適用於實時性、週期性的消息，如傳感器數據

（1）ROS的四大通訊方式

• Topic 話題　　//節點對節點的單向通訊；異步通訊
• Service 服務　　//請求-查詢式的雙向通訊模型；同步通訊
• Parameter Server 參數服務器　　//使用數據字典維護全局共享參數
• Actionlib 動做庫　　//請求-響應-反饋式雙向通訊

（2）話題的創建過程（單向）

1. publisher節點和subscriber節點都要到節點管理器進行註冊
2. publisher會發布topic
3. subscriber在master的指揮下會訂閱該topic，從而創建起sub-pub之間的直接通訊

注：

• 異步指的是發佈者和訂閱者不關心對方的狀態，各司其職，不存在協同工做
• topic發送時調用publish()方法，發送完成當即返回，不用等待反饋
• subscriber經過回調函數的方式來處理消息
• topic能夠同時有多個subscribers，也能夠同時有多個publishers；ROS中這樣的例子有：/rosout、/tf等等

（3）topic經常使用命令

注：使用 rostopic help 或 rostopic command -h 查看具體用法

6. Message（.msg）　　//topic的數據格式標準，利用 rostopic type topic_name 進行查看

（1）msg的基本數據類型：bool、int八、int1六、int3二、int64(以及uint)、float、float6四、string、time、duration、header、可變長數組array[ ]、固定長度數組array[C]

示例：sensor_msgs/msg/image.msg

注：能夠將msg類比爲「類」，而每次發佈的具體內容爲「對象」

（2）rosmsg的經常使用命令