ROS入门教程-1.1.12 编写简单的消息发布器和订阅器 (Python catkin)

ROS入门教程-编写简单的消息发布器和订阅器 (Python catkin)

说明：

• 本教程将通过Python编写一个发布器节点和订阅器节点。

目录

• 编写发布节点
  • 代码
  • 解释
• 编写订阅节点
  • 代码
  • 解释
• 构建节点

编写发布节点

• “节点”是ROS术语，它连接到ROS网络的可执行文件。在这里，我们将创建发布器（"talker"）节点不断广播消息。
• 进入之前创建的beginner_tutorials包

$ roscd beginner_tutorials

代码

• 首先创建scripts目录存放Python代码：

$ mkdir scripts
$ cd scripts

• 下载例子脚本talker.py到scripts目录，并修改权限为可执行:

$ wget https://raw.github.com/ros/ros_tutorials/kinetic-devel/rospy_tutorials/001_talker_listener/talker.py
$ chmod +x talker.py

• 浏览和编辑：

$ rosed beginner_tutorials talker.py

• 内容如下：

#!/usr/bin/env python
# license removed for brevity
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

代码解释

• 逐行分析

#!/usr/bin/env python

• 每个Python的ROS节点会在顶部描述，第一行确保你的脚本是使用Python执行的脚本

import rospy
from std_msgs.msg import String

• 你需要导入rospy客户端库
• 导入std_msgs.msg 重用std_msgs/String消息类型

pub = rospy.Publisher('chatter', String, queue_size=10)
rospy.init_node('talker', anonymous=True)

• 定义talker接口，pub = rospy.Publisher("chatter", String, queue_size=10)表示节点发布chatter话题，使用String字符类型，实际上就是类std_msgs.msg.String。queue_size表示队列的大小（适合hydro以后版本），如果队列消息处理不够快，就会丢弃旧的消息。
• rospy.init_node(NAME)，初始化节点，开始跟ROS master通讯。
• 注意：保持节点名称在网络中是唯一的，不能包含斜杠"/"。

rate = rospy.Rate(10) # 10hz

• 创建Rate对象，与sleep()函数结合使用，控制话题消息的发布频率。
• 10hz表示每秒发布10次。

while not rospy.is_shutdown():
    hello_str = "hello world %s" % rospy.get_time()
    rospy.loginfo(hello_str)
    pub.publish(hello_str)
    rate.sleep()

• loop 是rospy的标准结构，检查rospy.is_shutdown()标识没返回值就会一直运行。
• rospy.is_shutdown()返回false就会退出（例如按下Ctrl-C）
• 程序执行pub.publish(String(str))，在chatter话题发布String消息
• r.sleep()通过睡眠来，保持消息发送频率
• 你可以运行 rospy.sleep()，类似time.sleep()
• rospy.loginfo(str)函数在屏幕输出调试信息，同时写入到节点日志文件和rosout节点
• rosout节点对于调式来说是便利的方式。
• 可以通过rqt_console查看调式信息。
• std_msgs.msg.string是一个非常简单的消息类型，所以你可能想知道它看起来像发布更复杂的类型。
• 一般的规则是，构造函数的参数是在.msg文件有相同的顺序。
• 您也可以传递没有参数和直接初始化字段，例如：

msg = String()
msg.data = str

• 或者你能初始化某些字段，剩余保持默认值：

String(data=str)

• 你可能想知道最后的小段代码:

try:
    talker()
except rospy.ROSInterruptException:
    pass

• 标准的Python main检查，这个会捕获rospy.ROSInterruptException异常，当按下Ctrl-C或节点关闭的话，即使在rospy.sleep()和rospy.Rate.sleep()函数里都会抛出异常。

编写订阅节点

代码

• 下载listener.py到scripts目录

$ roscd beginner_tutorials/scripts/
$ wget https://raw.github.com/ros/ros_tutorials/kinetic-devel/rospy_tutorials/001_talker_listener/listener.py

• 文件内容如下：

#!/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
    # node 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()

• 不要忘记增加可执行权限：

$ chmod +x listener.py

代码解释

• listener.py的代码类似talker.py，除了新增加的函数回调机制。

rospy.init_node('listener', anonymous=True)
rospy.Subscriber("chatter", String, callback)

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

• 这表示节点订阅话题chatter，消息类型是 std_msgs.msgs.String

• 当接受到新消息，回调函数就触发处理这些信息，并把消息作为第一个参数传递到函数里

• 还改变了调用rospy.init_node() ，增加anonymous=True关键词参数。

• ROS要求每个节点要有唯一名称，如果相同的名称，就会中止之前同名的节点。

• anonymous=True标识就会告诉rospy，要生成一个唯一的节点名称，因此你可以有多个listener.py同时运行。

• 最后rospy.spin()简单保持你的节点一直运行，直到程序关闭。

• 不像roscpp，rospy.spin()不影响到订阅的回调函数，因为他们有自己的独立线程。

构建节点

• 我们使用CMake作为构建系统，即使是Python节点也需要使用。
• 这确保针对消息和服务能自动生成Python代码
• 进入catkin工作空间，运行catkin_make:

$ cd ~/catkin_ws
$ catkin_make