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ROS:从入门到放弃(三)　发布接收不同类型消息1

由 僤鯓⒐⒋嵵緔 提交于 2020-01-21 06:32:45

发布接收int类型消息

第一篇文章我们发布接收了string类型的消息．我们提到在ROS里发布的消息必须是在ROS中定义了的．就是如果你要发布一个string类型的消息，你不能直接发布一个std::string，你得发布一个std_msgs::String类型的消息．后者在ROS中才有定义．那么发布其他类型的消息我该怎么办呢？比如现在如果我想发布一个int8类型的消息，Int8是８位整型的消息，范围从-128到127．可以想象，代码在很大程度上应该和发布string类型的代码相似．咱们先直接贴上代码，然后来找不同．首先打开一个terminal．输入下面内容

cd ~/catkin_ws/src/pub_sub_test/src
touch pub_int8.cpp
touch sub_int8.cpp

咱们创建了用来发布８位整型message的发布程序和接收程序．接着，打开pub_int8.cpp，把下面的代码粘贴进去，保存再退出．

#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/Int8.h" //#include "std_msgs/String.h"

#include <sstream>

int main(int argc, char **argv)
{
  ros::init(argc, argv, "talker");

  ros::NodeHandle n;

  ros::Publisher chatter_pub = n.advertise<std_msgs::Int8>("chatter", 1000); //ros::Publisher chatter_pub = n.advertise<std_msgs::String>("chatter", 1000);

  ros::Rate loop_rate(10);

  int count = 0;
  while (ros::ok())
  {
    std_msgs::Int8 msg; //std_msgs::String msg;

    // std::stringstream ss;
    // ss << "hello world " << count;
    msg.data = count;// msg.data = ss.str();


    ROS_INFO("%d", msg.data); //ROS_INFO("%f", msg.data.c_str())

    chatter_pub.publish(msg);

    ros::spinOnce();

    loop_rate.sleep();
    ++count;
  }


  return 0;
}

接着，把下面的接收程序粘贴到sub_int8.cpp里，保存并退出

#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/Int8.h" //#include "std_msgs/String.h"

void chatterCallback(const std_msgs::Int8::ConstPtr& msg) //void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg)
{
  ROS_INFO("I heard: [%d]", msg->data); //ROS_INFO("I heard: [%f]", msg->data.c_str());
}

int main(int argc, char **argv)
{
  ros::init(argc, argv, "listener");

  ros::NodeHandle n;

  ros::Subscriber sub = n.subscribe("chatter", 1000, chatterCallback);

  ros::spin();

  return 0;
}

程序写好后，和上一章一样，你需要添加到CMakeLists里编译，在terminal中输入下面的内容

cd ~/catkin_ws/src/pub_sub_test
gedit CMakeLists.txt

有些同学可能喜欢直接从文件夹一步步进入到pub_sub_test文件夹去打开文件，有的可能喜欢用其他编译器打开文件，这个都不重要了，总之打开pub_sub_test这个文件夹里的CMakeLists.txt文件就行了．
在上一章里为了编译发布和接收string消息的程序你在CMakeLists.txt里添加了下面的内容

add_executable(pub_string src/pub_string.cpp)
target_link_libraries(pub_string ${catkin_LIBRARIES})
add_executable(sub_string src/sub_string.cpp)
target_link_libraries(sub_string ${catkin_LIBRARIES})

现在，为了编译发布和接收int8的消息，根据你写好的程序，你在他们下面添加（添加哈，不是替换，不然就不能编译之前的pub和sub string的程序了）下面的内容

add_executable(pub_int8 src/pub_int8.cpp)
target_link_libraries(pub_int8 ${catkin_LIBRARIES})
add_executable(sub_int8 src/sub_int8.cpp)
target_link_libraries(sub_int8 ${catkin_LIBRARIES})

这几行找不同的任务就由你自己来完成了哈．写完之后保存并退出．接着在terminal中输入下面的内容

cd ~/catkin_ws
catkin_make

你就编译完成啦．完美．接下来咱们跑一下程序看看有没有问题.
打开三个terminal.
第一个terminal中输入

roscore

在第二个terminal中输入下面内容

cd ~/catkin_ws/
source devel/setup.bash
rosrun pub_sub_test sub_int8

在第三个terminal中输入下面内容

cd ~/catkin_ws/
source devel/setup.bash
rosrun pub_sub_test pub_int8

如果你在第二个和第三个terminal中看到很类似于上个文章跑的程序的结果，就证明程序已经跑成功了．那么下面我们就来看看发布接收int8类型消息的程序和string有哪些不同．

代码对比

在上面的代码中，我把所有不同的地方都注释了，注释符号//后面的内容是原发布String类型的变量的代码．简单来说，就是把涉及到消息类型的地方全部从String改到Int8了．下面我们一行行看不同的地方．
首先是发布器程序
1: #include "std_msgs/Int8.h"代替了#include "std_msgs/String.h"．这表明了，每一种不同的消息都有自己的头文件，如果我们要使用不同的消息，就首先要包含它所在的头文件．像Int8, String这类都属于C++的标准数据类型，所以这些消息在ROS中也被划分到了std_msgs这个名字下．消息当然还有其他大类，比如我们以后要使用类似于pose的消息，它包含在geometry_msgs这个大类里．需要包含的头文件是 #include "geometry_msgs/Pose.h".
2:ros::Publisher chatter_pub = n.advertise<std_msgs::Int8>("chatter", 1000);　中，std_msgs::Int8代替了std_msgs::String，定义publisher的时候，它需要发布什么消息是需要指定明确的，之前是ros中的string那么现在就自然换成ros中的int8了
3:std_msgs::Int8 msg　替换了　std_msgs::String msg.　同样你要发布的消息的类型替换掉．
4: 发布string类型的消息的代码中连续的三行

std::stringstream ss;
ss << "hello world " << count;
msg.data = ss.str();

直接被替换成了msg.data = count．我们知道原来的三行中，被注释的前两行是用来形成一个字符串的．原来的msg是std_msgs::String, msg.data就是string类型，现在msg是std::msgs_Int8，那么大概可以猜到msg.data如今就是int8类型了，考虑到我们的count本来就是一个int型变量，所以这儿直接把count赋值给msg.data了．注意这儿的类型变换是int到int8，问题不大，只是整型的范围缩小到-128到127了而已．
5: ROS_INFO中msg.data本来就是int8型的变量，可以直接print出来，对应需要在ROSINFO中表明数据类型是%d(字符串类型是%f)．
其他的都一样了．然后是接收程序．

  1. #include "std_msgs/Int8.h"代替了#include "std_msgs/String.h"　不在赘述．
  2. chatterCallback函数的参数由std_msgs::String::ConstPtr& msg变成了std_msgs::Int8::ConstPtr& msg
  3. ROS_INFO中，之前msg->data是stiring类型现在是int8类型，可以直接print出来．
    主函数中没有设计到变量定义的地方，所以不需要更改．
    总结一下就是把涉及到表明数据类型的地方全部换成std_msgs::Int8就可(注意大小写)．

使用ROS wiki了解你需要的数据类型怎么使用

可能经过前面两个例子你会想，我知道了两种类型变量怎么发布，可以以后会遇到Ｎ多不同的类型，我该在哪儿找我想要发布的数据类型，包含什么成员之类的呢？这就需要ROS wiki的帮助了．
如果现在我问你，我想发布一个double类型的消息，你该怎么做？可能有了前两个例子，你会考虑比如说把#include "std_msgs/String.h"换成#include “std_mags/Double.h”．你可以把之前任一pub…cpp文件中添加#include "std_mags/Double.h"的程序，然后编译，系统会告诉你找不到这个东西．那该咋办？怎么发布？首先想到百度一下（当然能翻墙最好是google一下）．首先你得想到我们之前说了，c++自身包含的一些标准数据类型比如vector, double, int等，在ros中都被存在std_msgs中，所以你直接搜索｀ROS std_msgs｀之类的就可以了．之后你会看到第一个出现的网站应该是下面这个．
http://wiki.ros.org/std_msgs/
点进去你会发现里面有std_msgs所包含的所有信息种类．在ROS Message Types下面．然后翻来覆去找一找有没有带有double字样的，发现没有hhhhhhh．怎么会没有呢．其实double也是浮点类型的数据只是精度更高，所以你看精度最高的Float64就是啦．（我怎么知道？？至少你会从Float相关的下手吧…)．话又说回来，为什么ROS不直接取名叫Double呢？要知道ROS也有很多人用python写的，python里可没有double这种东西，其实你进入ros wiki下面的这个网站
http://wiki.ros.org/msg
找到build_in types你会发现ros中的数据类型在c++和pyton中分别对应什么类型．float64那儿就写了对应C++的double类型变量．
好了回到网页http://wiki.ros.org/std_msgs/ ,你找到了所需要的数据类型是Float64怎么使用呢？聪明的同学有这个消息其实就够了．你会猜到把第一个程序中的如#include "std_msgs/String.h"换成#include "std_msgs/Float64.h，其他的也像我们发布Int8类型的消息那样照着换就可以了．那么恭喜你答对了，就是这样．那么我不够聪明呢？？？博主就属于这类人hhhhh，这时候我们发现网页中Float64是可以点进去的诶，点进去看看．进入网页http://docs.ros.org/api/std_msgs/html/msg/Float64.html 发现下图中的内容.
float64Def.png

图片中File这一行就表示出你如果要使用该信息时所需要包含的头文件了，把msg换成h就可以了（python 用户根据的使用方式就是 from std_msgs.msg import Float64　这个后面再说）．然后下面的Raw Message Definition和Compact message Definition．两者功能其实差不多，前者有时候会对该类型的消息所包含的内容加以解释（这儿没有= =），后者会显示你的数据的具体类型．这儿都是一样的，也没什么解释，因为ROS里这是最简单的数据类型的，它觉得不需要注释= = ．
float64就是表示这个message的数据类型了．data表示成员变量．之前的代码我们怎么使用std_msgs::Int8 msg的？我们在程序中这么写的msg.data = count．一切都是根据这个页面来的．我们通过std_msgs::Float64 msg定义了类Float64的对象msg，通过查看这个页面得知类中包含数据成员data，数据类型是float64(即c++中的double)，所以我们可以给msg.data赋值double类型的变量．这么一看好简单，我不看这个页面根据前面的代码也能猜到嘛．那么现在我问你，如果我想发布的数据类型为一数组(array)呢？很明显数组也是属于std_msgs所以我们又回到关于std_msgs信息的ROS wiki http://wiki.ros.org/std_msgs 上来. 发现有很多涉及到Arrary的消息类型．比如Float64MultiArray，一维数组是多维数组的特殊形式，所以既然没有类似Float64Array这个选项，那么Float64MultiArray就应该可以用来发布double类型的一维到多维的数组了．怎么使用呢？同样根据之前的经验，先做个大胆猜测，我首先需要#include “std_msgs/Float64MultiArrary.h”，然后如果我用std_msgs::Float64MultiArray msg定义了一个double类型的多维数组的对象，我再有一个double类型的数组arrayTest，应该可以通过msg.data = arraryTest把C++的数组赋值给ROS的数组．代码类似于下面这样

#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/Float64MultiArray.h" //#include "std_msgs/String.h"

#include <sstream>

int main(int argc, char **argv)
{
  ros::init(argc, argv, "talker");

  ros::NodeHandle n;

  ros::Publisher chatter_pub = n.advertise<std_msgs::Float64MultiArray>("chatter", 1000); //ros::Publisher chatter_pub = n.advertise<std_msgs::String>("chatter", 1000);

  ros::Rate loop_rate(10);

  //int count = 0;

  double testArray[5] = {1,2,3,4,5}; //create an array to publish

  while (ros::ok())
  {
    std_msgs::Float64MultiArray msg; //std_msgs::String msg;

    // std::stringstream ss;
    // ss << "hello world " << count;
    msg.data = testArray;// msg.data = ss.str();


    ROS_INFO("I have published array data"); //ROS_INFO("%f", msg.data.c_str())

    chatter_pub.publish(msg);

    ros::spinOnce();

    loop_rate.sleep();
   // ++count;
  }

这个代码呢，看起来就是一直发布一个内容相同{1,2,3,4,5}的数组．打开一个terminal，输入下面内容

cd ~/catkin_ws/src/pub_sub_test/src
touch pub_array_test.cpp

创建了一个pub_arrary_test.cpp并把代码复制进去．保存并退出．同样写完代码后我们需要在CMakeLists.txt里添加编译它的内容．在terminal中输入下面内容打开pub_sub_test package的CMakeLists.txt．

cd ~/catkin_ws/src/pub_sub_test
gedit CMakeLists.txt

在CMakeLists.txt中你之前添加编译文件的下方添加

add_executable(pub_array_test src/pub_array_test.cpp)
target_link_libraries(pub_array_test ${catkin_LIBRARIES})

保存并退出，在terminal中输入

cd ~/catkin_ws
catkin_make

进行编译．这已经是第三次写从写文件到改CMakeLists到编译的步骤了哦，希望大家牢记于心．虽然用多了也就记住了．编译结果呢？？出错了！！！ error大概是下面的样子．
error1.png

这个错误表明，我的那个数组，并不能直接赋值给msg.data，也就是说msg.data并不是一个double类型的数组，那么它skr啥？其实上面error的内容已经指出来了，aka std::vector<double>，这是一个double的vector!! 虽然C++里vector就是用来操作数组的，但是你这个消息的名字直接叫…Array，鬼会想到直接用vector啊．好吧好吧，可能因为python里没有vector而是tuple, list什么的．但这样真的让人困惑．那我们去看看ROS wiki里有没有指出这是个vector呢？回到网站
http://wiki.ros.org/std_msgs
点击 Float64MultiArray链接，发现下图内容．
float64MultiDef.png

data旁边写的是float64[]，这他喵的看起来不就像数组吗？
说实话，我之前打开ROS wiki查看数据类型时，是崩溃的．我既不知道如float64[]是什么数据类型，也不知道右边是data是成员函数，那个什么MultiArrayLayout是什么鬼我就更不知道了．要怎么用就更更是不知道了．这都什么辅助资料啊，当时的表情是这样的
mengBi.jpg

那么其实float64[] skr啥在另一个网站说了的．
http://wiki.ros.org/msg
也就是我们之前找到float64是什么的网站，找到Array handling部分，我们可以看到左边ROS的arrary type对应的C++数据类型就是std::vector．暂且先不管MultiArrayLayout的事儿．我们创建一个新的文件，把上面pub_string_test.cpp的代码复制进去．打开一个terminal

cd ~catkin_ws/src/pub_sub_test/src
touch pub_string.cpp

复制进去之后，有一处改动，即double testArray[5] = {1,2,3,4,5}改成std::vector<double> testArray = {1,2,3,4,5}. 另外既然要使用vector，那么一般要添加其头文件，添加头文件#include ，但是"std_msgs/Float64MultiArray.h"，已经包含了，就不用再重复包含了．打开CMakeLists，删除掉前面添加的编译pub_sub_test.cpp那两行文字，不然编译肯定要出错啦，添加编译pub_sub.cpp文件的内容．（这儿不再说怎么做了，咱们之前已经做了三次了，一模一样的）．但是这儿要多做一件事，std::vector testArray = {1,2,3,4,5}这种给向量的赋值方式是C++11之后才有的，所以要添加C++11编译．ROS的CMakeLists.txt的最上面几行有一行是#add_compile_options(-std=c++11)，把注释符号#去掉就可以了．保存退出．
那么下面是接收器的文件，在同样的位置创建一个叫sub_array.cpp的文件，内容大同小异．

#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/Float64MultiArray.h" //#include "std_msgs/String.h"

void chatterCallback(const std_msgs::Float64MultiArray::ConstPtr& msg) //void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg)
{
  ROS_INFO("I heard: [%f], [%f]", msg->data[0], msg->data[1]); //ROS_INFO("I heard: [%f]", msg->data.c_str());
}

int main(int argc, char **argv)
{
  ros::init(argc, argv, "listener");

  ros::NodeHandle n;

  ros::Subscriber sub = n.subscribe("chatter", 1000, chatterCallback);

  ros::spin();

  return 0;
}

添加好内容后保存退出，回到catkin_ws目录下使用catkin_make编译．怎么跑这接收器和发布器和string, in8一样，不再赘述．那么话又说回来，那个MultiArrayLayout到底是什么？其实用过vector的同学应该知道，std::vector就是一个一维的向量，不是二维三维的．二维向量应该是这么定义的std::vector<std::vector >，既然float64[]的定义就是std::vector，那么我们就不能用它来储存二维向量．那么这个消息的名字想象就挺奇特的，Float64MultiArray，我本以为可以直接通过msg.data接收高维的向量，结果这是不可能的．…MultiArrary并不能直接作为多维数组的数据，数据只能是一维的．哈哈此处又想用表情包了．你这个MultiArray第一不是理想中的那个array，第二它还不multi不能直接发布多维vector．你如果想通过MultiArray发布多维的数据，你首先得把他们整合到一维的向量中，那么可以想象你需要在MultiArrayLayout中储存你多维数据的结构信息，这样你可以通过layout中的内容，在接收到数据后把数据恢复出来．哈哈是有点鸡肋．不行了，还是得吐槽一下．送MultiArray一个表情包.
skrWhat.jpeg

毕竟ROS不是专门用来发布数组什么的，这个做地没那么理想可以理解．同志们是不是想放弃ROS了哈哈．不要着急．它的强项message是关于Robotics的比如位置姿态什么的，那些消息还是整合地很好的．怎么通过MultiArray间接地发布多维数组我们以后有机会用一个小节讲．
总之到目前为止，一些比较常见的信息，string, int/double, array/vector你应该知道该怎么发布接收了．通过ros wiki std_msgs中的内容查看你发布的标准信息包含什么数据成员，数据是什么类型．结合http://wiki.ros.org/msg　中的内容了解他们在C++或者python中代表什么数据类型．
http://docs.ros.org/api/std_msgs/html/msg/Float64MultiArray.html　Float64MultiArray的定义中std_msgs/MultiArrayLayout　并不是你理想中的整型或者浮点型或者字符串类型的信息，但是那个地下蓝色字体的链接你一直点下去直到没有链接为止，你会发现所有的这些不明所以的消息都是由那些基本消息构成的．
下一讲我们讲怎么发布接收一个机器人的位置，方向．到时候你会对如何使用ROS wiki这个资料有更清晰的认识．

作者：陈瓜瓜_ARPG
链接：https://www.jianshu.com/p/57a8fa8bd608
来源：简书
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