機器人操做系統入門（七）rospy客戶端庫

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

《ROS操做系統入門講義》PDF下載

連接：https://pan.baidu.com/s/1OCja2WLDRnjYXMrpnZ3-sQ 
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第七章 rospy

1、rospy VS roscpp

一、位於 /opt/ros/kinetic/lib/python2.7/dist-packages/rospy       //能夠視爲一個python的模塊

二、區別

（1）rospy沒有一個NodeHandle，建立publisher、subscriber等操做都被直接封裝成了rospy中的函數或類，調用起來簡單直觀

（2）一些接口的命名不一致

注：

• 相比於C++的開發，用Python來寫ROS程序開發效率大大提升
• 但Python的執行效率較低，一樣一個功能用Python運行的耗時會高於C++。所以咱們開發SLAM、路徑規劃、機器視覺等方面的算法時，每每優先選擇C++
• ROS中絕大多數基本指令，例如 rostopic, roslaunch 都是用python開發的，簡單輕巧

2、ROS中Python代碼的組織方式

一、單獨的python腳本：放於script/路徑下   //適用於簡單程序

your_package

——scripts/

————your_script.py

二、Python模塊    //體量較大的程序

your_package

——src/

————your_package/

——————_init_.py

——————modulefiles.py

——scripts/

————your_script.py

——setup.py

注：

• 在src下創建一個與package同名的文件夾，存放_init_.py和模塊文件
• 經常使用的ROS命令，大多數其實都是一個個Python模塊，源代碼存放在ros_comm倉庫的tools路徑下：https://github.com/ros/ros_comm/tree/lunar-devel/tools

3、rospy經常使用API

一、Node相關

二、Topic相關

（1）函數

（2）Publisher類

（3）Subscriber類

三、Service相關

（1）函數

（2）Service類（server）

（3）ServiceProxy類（client）

四、Param相關

（1）函數

五、時鐘相關

（1）函數

（2）Time類

（3）Duration類

（4）Rate類

4、topic in rospy

一、自定義消息及模塊生成

（1）gps.msg的定義：

string state　　#工做狀態 float32 x　　#x座標　　 float32 y　　#y座標

（2）消息模塊生成：建立的msg在catkin_make以後會在~/catkin_ws/devel/lib/python2.7/dist-packages/topic_demo下生成msg模塊（module）；隨後能夠在python程序中經過 from topic_demo import gps 進行調用

二、消息發佈節點

（1）topic_demo/scripts/pytalker.py：

（2）與C++的區別

• rospy中沒有設計NodeHandle句柄，建立topic、service等等操做都直接用rospy裏對應的方法
• rospy中節點的初始化不必定得放在程序的開頭，在Publisher創建後再初始化也沒問題
• 消息的建立更加簡單，好比gps類型的消息能夠直接用相似於構造函數的方式 gps(state,x,y) 來建立
• 日誌的輸出方式不一樣：C++中是 ROS_INFO() ，而Python中是 rospy.loginfo()
• 判斷節點是否關閉的函數不一樣：C++用的是 ros::ok() 而Python中的接口是 rospy.is_shutdown()

 注：roscpp和rospy的接口並不一致；ROS2中解決了這個問題，不一樣的客戶端庫rclcpp和rclpy等都是基於共同的核心ROS客戶端庫rcl來開發的

三、消息訂閱節點

（1）topic_demo/scripts/pylistener.py：

（2）與C++區別：rospy裏沒有 spinOnce() ，只有spin()

注：創建完talker和listener以後，通過 catkin_make ，就完成了python版的topic通訊模型

Python是解釋性語言，不須要使用Cmake進行編譯，能夠直接運行，可是「message_generation」須要通過Cmake編譯，生成msg類型

5、service in rospy

一、srv文件 Greeting.srv

string name int32 age ---
string feedback

注：必須先修改CMakeLists.txt文件，隨後catkin編譯系統會自動構建自定義的msg、srv和action文件，生成對應的C++、Python、LISP等語言下可用的庫或模塊

創建了一個msg或srv文件，不能夠直接在程序中使用，必須在 CMakeLists.txt 中添加關於消息建立、指定消息/服務文件那幾個宏命令

二、提供服務節點（server）

（1）service_demo/scripts/server_demo.py：

（2）與C++區別：server端的處理函數　　

C++的handle_function()傳入的參數是整個srv對象的request和response兩部分，返回值是bool型，顯示此次服務是否成功地處理

Python的handle_function()傳入的只有request，返回值是response

三、服務請求節點（client）

（1）service_demo/scripts/client_demo.py：

6、param與time

一、相比roscpp中有兩套對param操做的API，rospy關於param的函數就顯得簡單多了，包括了增刪查改等：

　　rospy.get_param() ， rospy.set_param() ， rospy.has_param() ， rospy.delete_param() ， rospy.search_param() ， rospy.get_param_names()

二、param_demo：

三、時鐘：rospy中的關於時鐘的操做和roscpp是一致的，都有Time、Duration和Rate三個類　　//Time標識的是某個時刻，如22:00；而Duration表示的是時長，如一週；

Time和Duration結構相同：

int32 secs　　#秒 int32 nsecs　　#納秒

（1）建立Time和Duration：都是 _init_(self,secs=0, nsecs=0) ,指定秒和納秒

time_now1 = rospy.get_rostime() #當前時刻的Time對象 返回Time對象 time_now2 = rospy.Time.now() #同上 time_now3 = rospy.get_time() #獲得當前時間，返回float 4單位秒 time_4 = rospy.Time(5) #建立5s的時刻 duration = rospy.Duration(3*60) #建立3min時長

注：於Time、Duration之間的加減法和類型轉換，和roscpp中的徹底一致

四、sleep

duration.sleep() #掛起 rospy.sleep(duration) #同上，這兩種方式效果徹底一致 loop_rate = Rate(5) #利用Rate來控制循環頻率 while(rospy.is_shutdown()): loop_rate.sleep() #掛起，會考慮上次loop_rate.sleep的時間

注：Rate類中的sleep主要用來保持一個循環按照固定的頻率，會考慮上次sleep的時間，從而使整個循環嚴格按照指定的頻率

五、定時器Timer：不是用句柄來建立，而是直接 rospy.Timer(Duration, callback) ，第一個參數是時長，第二個參數是回調函數

def my_callback(event):　　#回調函數的傳入值是 TimerEvent 類型 　　print 'Timer called at ' + str(event.current_real)
 rospy.Timer(rospy.Duration(2), my_callback) #每2s觸發一次callback函數 rospy.spin()　　#觸發回調函數

注：TimerEvent 類型包括如下屬性

rospy.TimerEvent last_expected 理想狀況下爲上一次回調應該發生的時間 last_real 上次回調實際發生的時間 current_expected 本次回調應該發生的時間 current_real 本次回調實際發生的時間 last_duration 上次回調所用的時間（結束-開始）