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理解ROS节点

预备工作

本教程中我们将会用到一个轻量级模拟器。如果你之前安装的ROS不是完整桌面版（Desktop-Full），请先：

$ sudo apt-get install ros-<distro>-ros-tutorials

将<distro>替换成你安装的ROS发行版简称（比如kinetic或noetic等）。

图概念速览

计算图（Computation Graph）是一个由ROS进程组成的点对点网络，它们能够共同处理数据。ROS的基本计算图概念有节点（Nodes）、主节点（Master）、参数服务器（Parameter Server）、消息（Messages）、服务（Services）、话题（Topics）和袋（Bags），它们都以不同的方式向图（Graph）提供数据。

• 节点（Nodes）：节点是一个可执行文件，它可以通过ROS来与其他节点进行通信。

• 消息（Messages）：订阅或发布话题时所使用的ROS数据类型。

• 话题（Topics）：节点可以将消息发布到话题，或通过订阅话题来接收消息。

• 主节点（Master）：ROS的命名服务，例如帮助节点发现彼此。

• rosout：在ROS中相当于stdout/stderr（标准输出/标准错误）。

• roscore：主节点 + rosout + 参数服务器（会在以后介绍）。

节点

节点实际上只不过是ROS软件包中的一个可执行文件。ROS节点使用ROS客户端库与其他节点通信。节点可以发布或订阅话题，也可以提供或使用服务。

客户端库

ROS客户端库可以让用不同编程语言编写的节点进行相互通信：

• rospy = Python客户端库
• roscpp = C++客户端库

roscore

roscore是你在运行所有ROS程序前首先要运行的命令。

请运行：

$ roscore

然后你会看到类似下面的输出信息：

• ... logging to ~/.ros/log/9cf88ce4-b14d-11df-8a75-00251148e8cf/roslaunch-machine_name-13039.log
  Checking log directory for disk usage. This may take awhile.
  Press Ctrl-C to interrupt
  Done checking log file disk usage. Usage is <1GB.
  
  started roslaunch server http://machine_name:33919/
  ros_comm version 1.4.7
  
  SUMMARY
  ========
  
  PARAMETERS
   * /rosversion
   * /rosdistro
  
  NODES
  
  auto-starting new master
  process[master]: started with pid [13054]
  ROS_MASTER_URI=http://machine_name:11311/
  
  setting /run_id to 9cf88ce4-b14d-11df-8a75-00251148e8cf
  process[rosout-1]: started with pid [13067]
  started core service [/rosout]

如果roscore运行后没有初始化，很有可能是网络配置的问题。参见网络配置 - 单机器配置。

如果roscore不能初始化并提示缺少权限，可能是因为~/.ros目录属于root用户（只有root用户才能访问），可以用以下命令递归地更改该目录的所有权：

$ sudo chown -R <your_username> ~/.ros

使用rosnode

打开一个新终端，可以使用rosnode看看roscore运行时干了些什么…… 记得要保持以前的终端开着，比如打开一个新的标签页，或者最小化之前的窗口。

rosnode显示当前正在运行的ROS节点信息。rosnode list命令会列出这些活动的节点：

$ rosnode list

• 你会看到：

• /rosout

这表示当前只有一个节点在运行: rosout。因为这个节点用于收集和记录节点的调试输出，所以它总是在运行的。

而rosnode info命令返回的是某个指定节点的信息。

$ rosnode info /rosout

这给了我们更多关于rosout的信息, 比如说实际上它是发布了一个/rosout_agg话题。

• ------------------------------------------------------------------------
  Node [/rosout]
  Publications:
   * /rosout_agg [rosgraph_msgs/Log]
  
  Subscriptions:
   * /rosout [unknown type]
  
  Services:
   * /rosout/get_loggers
   * /rosout/set_logger_level
  
  contacting node http://machine_name:54614/ ...
  Pid: 5092

现在，让我们看看其他节点。为此，我们将使用rosrun调出另一个节点。

使用rosrun

rosrun可以让你用包名直接运行软件包内的节点（而不需要知道包的路径）。

用法：

$ rosrun [package_name] [node_name]

所以现在我们试着运行turtlesim包中的turtlesim_node。

在一个新终端中：

$ rosrun turtlesim turtlesim_node

你会看到turtlesim窗口：

注意：此处的乌龟可能和你turtlesim窗口上的不同。别担心，实际上有许多版本的turtle ，而你的是个惊喜!（一个可爱的小彩蛋～）

在一个新终端中：

$ rosnode list

你会看到类似下面的输出信息：

• /rosout
  /turtlesim

ROS有一个强大的功能，就是你可以通过命令行重新分配名称。

关闭turtlesim窗口以停止节点（或回到rosrun turtlesim的终端并按Ctrl+C）。现在让我们重新运行它，但是这一次使用重映射参数来改变节点名称：

$ rosrun turtlesim turtlesim_node __name:=my_turtle

现在，如果我们回去使用rosnode list：

$ rosnode list

• 你会看到类似下面的输出信息：

• /rosout
  /my_turtle

我们可以看到新的/my_turtle节点。使用另外一个rosnode指令，ping，来测试它是否正常：

$ rosnode ping my_turtle

• rosnode: node is [/my_turtle]
  pinging /my_turtle with a timeout of 3.0s
  xmlrpc reply from http://aqy:42235/     time=1.152992ms
  xmlrpc reply from http://aqy:42235/     time=1.120090ms
  xmlrpc reply from http://aqy:42235/     time=1.700878ms
  xmlrpc reply from http://aqy:42235/     time=1.127958ms

复习

本节所涉及的内容：

• roscore = ros+core：主节点（为ROS提供命名服务) + rosout (stdout/stderr) + 参数服务器（会在以后介绍）
• rosnode = ros+node：获取节点信息的ROS工具
• rosrun = ros+run：运行给定的软件包中的节点

到这里，您已经了解ROS节点是如何工作的，下一步，我们来看看理解ROS话题。如果想关闭turtlesim_node，可以随时按下Ctrl+C。