ROS与Python入门教程-写简单发布器和订阅器

ROS与Python入门教程-写简单发布器和订阅器

说明：

这一节介绍定义msg消息，创建两个简单的rospy节点。
"talker"节点发布信息在主题"chatter"，"listener"节点接受和打印信息。

定义msg消息

在beginner_tutorials,新建msg消息目录,新建Num.msg文件

$ roscd beginner_tutorials
$ mkdir msg
$ cd msg
$ touch Num.msg
$ rosed beginner_tutorials Num.msg

Num.msg文件，手工输入代码：

int64 num

打开文件rosed beginner_tutorials package.xml,增加依赖，

<build_depend>message_generation</build_depend>
<run_depend>message_runtime</run_depend>

打开文件rosed beginner_tutorials CMakeLists.txt,增加依赖,

# Do not just add this line to your CMakeLists.txt, modify the existing line
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  roscpp
  rospy
  std_msgs
 message_generation
)

在CMakeLists.txt文件，增加消息文件，取消#，并修改为

add_message_files(
  FILES
  Num.msg
)

在CMakeLists.txt文件，增加消息生成包，取消#，并修改为

generate_messages(
  DEPENDENCIES
  std_msgs
)

在CMakeLists.txt文件，增加消息生成包，取消CATKIN_DEPENDS的#，并修改为

catkin_package(
#  INCLUDE_DIRS include
#  LIBRARIES beginner_tutorials
   CATKIN_DEPENDS roscpp rospy std_msgs message_runtime
#  DEPENDS system_lib
)

编译代码

$ cd ~/catkin_ws
$ catkin_make

检查服务

命令：

$ rosmsg show beginner_tutorials/Num

效果：

int64 num

编写发布器的步骤

进入之前建立的包beginner_tutorials

$ roscd beginner_tutorials

$ mkdir scripts
$ cd scripts

访问代码：

https://github.com/ros/ros_tutorials/blob/kinetic-devel/rospy_tutorials/001_talker_listener/talker.py

新建talker.py文件，设置权限为可执行，并手工输入代码

$ touch talker.py                #生成文件
$ chmod +x talker.py             #设置可执行
$ rosed beginner_tutorials talker.py #自己输入代码

内容如下：

#!/usr/bin/env python

import rospy
from std_msgs.msg import String

def talker():
    pub = rospy.Publisher('chatter', String, queue_size=10)
    rospy.init_node('talker', anonymous=True)
    rate = rospy.Rate(10) # 10hz
    while not rospy.is_shutdown():
        hello_str = "hello world %s" % rospy.get_time()
        rospy.loginfo(hello_str)
        pub.publish(hello_str)
        rate.sleep()

if __name__ == '__main__':
    try:
        talker()
    except rospy.ROSInterruptException:
pass

请手工输入上面代码，加深节点结构印象。

代码分析

代码：#!/usr/bin/env python
分析：指定通过python解释代码
代码：import rospy
分析：导入rospy包，rospy是ROS的python客户端。参考rospy API接口
代码：from std_msgs.msg import String
分析：
- 导入python的标准字符处理库
- String是一个函数，可以另外方式赋值：

msg = String()  
msg.data = str

或者

String(data=str)

参考python的标准函数库
代码：def talker()
分析：定义talker函数，参考如何定义函数
代码：pub = rospy.Publisher('chatter', String, queue_size=10)
分析：定义发布的主题名称chatter，消息类型String,实质是std_msgs.msg.String，设置队列条目个数.参考rospy.Publisher API
代码：rospy.init_node('talker', anonymous=True)
分析：
- 初始化节点，节点名称为talker, 参考rospy.init_node API
- anonymous=True，要求每个节点都有唯一的名称，避免冲突。这样可以运行多个talker.py
代码：rate = rospy.Rate(10) # 10hz
分析：设置发布的频率，单位是每秒次数，这是每秒10次的频率发布主题，参考rospy.Rate API
代码：rospy.is_shutdown()
分析：用于检测程序是否退出，是否按Ctrl-C 或其他
代码：rospy.loginfo
分析：在屏幕输出日志信息，写入到rosout节点，也可以通过rqt_console来查看。参考rospy.loginfo API
代码：pub.publish(hello_str)
分析：发布信息到主题，参考pub.publish API
代码：rate.sleep()
分析：睡眠一定持续时间，如果参数为负数，睡眠会立即返回。参考 sleep api

编译代码

$ cd ~/catkin_ws
$ catkin_make

测试代码

打开新终端，启动roscore

$ roscore

打开另一个终端，启动talker.py

$rosrun beginner_tutorials talker.py

效果：

ubu@ubu:~/catkin_ws/src$ rosrun beginner_tutorials talker.py 
[INFO] [WallTime: 1478418967.640556] hello world 1478418967.64
[INFO] [WallTime: 1478418967.741493] hello world 1478418967.74

查看主题

命令：

$ rostopic echo /chatter

效果：

data: hello world 1478444433.95
---
data: hello world 1478444434.45
---
data: hello world 1478444434.95
---
data: hello world 1478444435.45
---
data: hello world 1478444435.95
---
data: hello world 1478444436.45

编写订阅器的步骤

访问代码：

https://github.com/ros/ros_tutorials/blob/kinetic-devel/rospy_tutorials/001_talker_listener/listener.py

进入~/catkin_ws/src/beginner_tutorials/scripts目录，建立listener.py文件

$ roscd beginner_tutorials 
$ cd scripts
$ touch listener.py
$ chmod +x listener.py
$ rosed beginner_tutorials  listener.py

手工输入如下代码：

#!/usr/bin/env python

import rospy
from std_msgs.msg import String

def callback(data):
    rospy.loginfo(rospy.get_caller_id() + 'I heard %s', data.data)

def listener():

    # In ROS, nodes are uniquely named. If two nodes with the same
    # name are launched, the previous one is kicked off. The
    # anonymous=True flag means that rospy will choose a unique
    # name for our 'listener' node so that multiple listeners can
    # run simultaneously.
    rospy.init_node('listener', anonymous=True)

    rospy.Subscriber('chatter', String, callback)

    # spin() simply keeps python from exiting until this node is stopped
    rospy.spin()

if __name__ == '__main__':
    listener()

代码分析

代码：rospy.init_node('listener', anonymous=True)
分析：
- 初始化节点，节点名称为talker, 参考rospy.init_node API
- anonymous=True，要求每个节点都有唯一的名称，避免冲突。这样可以运行多个listener.py
代码： rospy.Subscriber("chatter", String, callback)
分析：
- 订阅函数，订阅chatter主题，内容类型是std_msgs.msgs.String。
- 当有新内容，调用callback函数处理。接受到的主题内容作为参数传递给callback.
代码：rospy.spin()
分析：保持节点运行，直到节点关闭。不像roscpp,rospy.spin不影响订阅的回调函数，因为回调函数有自己的线程。

编译代码

$ cd ~/catkin_ws
$ catkin_make

测试代码

打开新终端，启动roscore

$ roscore

先打开终端运行talker.py, 打开另一个终端，启动listener.py

$rosrun beginner_tutorials listener.py

效果：

ubu@ubu:~/catkin_ws/src/beginner_tutorials/scripts$ rosrun beginner_tutoals listener.py 
[INFO] [WallTime: 1478442694.947875] /listerner_14737_1478442694294I heard hello world 1478442694.95
[INFO] [WallTime: 1478442695.448907] /listerner_14737_1478442694294I heard hello world 1478442695.45

也可以使用命令测试listener.py

命令：

$ rostopic pub -r 10 /chatter std_msgs/String "test"

效果：

$ rostopic echo /chatter

data: test
---
data: test
---
data: test
---
data: test
---
data: test
---
data: test

使用rqt_console命令查看日志输出

命令：

$ rqt_console

效果：

使用rqt_graph命令查看节点间调用关系

命令：

$ rqt_graph

效果：

请输入图片描述

运行多个talker.py和listener.py, 查看调用关系

效果：

制作Launch文件

在beginner_tutorials目录下新建bringup目录

$ roscd beginner_tutorials
$ mkdir -p bringup

进入bringup, 新建talker-and-listener.launch

$ cd bringup
$ rosed beginner_tutorials talker-and-listener.launch

手工输入代码:

<launch>
    <node name="talker" pkg="beginner_tutorials" type="talker.py" />
    <node name="listener" pkg="beginner_tutorials" type="listener.py" />
</launch>

运行launch

命令：

$ roslaunch beginner_tutorials talker-and-listener.launch

效果：

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