ROS日记:ROS必须理解的概念

送分小仙女□ 提交于 2019-11-29 08:54:46

        在开始进一步ROS的学习和使用之前,ROS的三层架构需要了解,而且对一些概念的理解是无法绕开的。

ROS有三个层级的概念,分别是:文件系统级、计算图级和开源社区级。

文件系统级:ROS的内部结构、文件结构和所需的核心文件都在这一层里,理解ROS文件系统是入门ROS的基础。一个ROS程序的结构,是一些按不同功能进行区分的文件夹。一般的文件夹结构是:

工作空间文件夹(workspace)->源文件空间文件夹(src)、编译空间文件夹(build)和开发空间文件夹(devel);

源文件空间文件夹再进一步放置功能包。

计算图级:主要是指进程之间(节点之间)的通信。ROS创建了一个连接所有进程的网络,通过这个网络节点之间完成交互,获取其他节点发布的信息。围绕计算图级和节点,一些重要的概念也随即产生:节点,节点管理器,参数服务器,消息,服务,主题(或称话题)和消息记录包,这些概念后面会逐一说明。

开源社区级:主要是指ROS资源的获取和分享。通过独立的网络社区,我们可以共享和获取知识、算法和代码,开源社区的大力支持使得ROS系统得以快速成长。


计算图级下的几个重要概念

节点:作为ROS系统的核心,节点是用C++或Python(ROS客户端库roscpp、rospy)编写的程序,用来执行任务或进程。

消息:节点之间通过消息进行通信,这些消息包含一个节点发送给其他节点的信息数据,消息类型有ROS标准类型和基于标准消息开发的自定义类型两种。

主题:有些书籍翻译为话题,指节点发布的消息的去处。节点每一条消息都要发布到主题,一个节点a发布信息数据,就说该节点a向主题发布消息。其他节点可以订阅这个节点a发布的主题,以此来接收a的消息。所以归根结底节点之间的通信,是主题之间的发布和订阅实现的,所以如果你在ROS下打开rqt_graph(一个ROS应用工具),会看到节点之间的通信机制是这样的:节点(主题)节点。蓝色和绿色为节点,中间横线上的/turtle1/cmd_vel是主题。

当然,如果我们想查看主题的消息类型,可以使用命令行工具:rostopic type topicname;如果想看这个消息类型的内部结构,则可以使用:rosmsg show typename。节点通过主题与另一个节点通信是间接实现的,然而直接与节点通信不能使用主题实现,需要使用服务。

服务:名称唯一,由用户开发,节点不提供标准服务(因为你的节点本身是用客户端库编写的),如果你想获得某个节点的请求和应答,即直接与某个节点交互,只能使用服务。当然,这些服务是节点提供的服务,如果节点没有提供服务,我们就无法请求和获取应答。一个节点提供某个服务时,通过使用ROS客户端库编写的代码(节点)就可以与它通信。查看一个节点提供的服务可使用命令工具:rosnode info nodename,例如:rosnode info /turtlesim,输出的信息中,Services部分就是该节点具有的服务。

直接与服务交互,可使用命令行工具:rosservice call servicename,例如:rosservice call /clear,此时小海龟的运动轨迹会被清除,当然前提是小海龟节点已经启动,并且小海龟已经有移动痕迹。

至此,几个基本的ROS概念我们已经有所了解。有说得不够正确的地方欢迎指正。

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