ROS与Python入门教程-深入发布和订阅

ROS与Python入门教程-深入发布和订阅

说明

• 本节深入介绍发布和订阅及相关参数

发布主题

发布主题的常见方式：

pub = rospy.Publisher('topic_name', std_msgs.msg.String, queue_size=10)
pub.publish(std_msgs.msg.String("foo"))

• 通过rospy.Publisher类构建对象
• 通过publish类函数发布主题

rospy.Publisher类定义：

rospy.Publisher(topic_name, msg_class, queue_size)

• topic_name, msg_class, queue_size是必需的
• queue_size是Hydro之后的版本才有效

配置Publisher的高级选项：

• subscriber_listener=rospy.SubscribeListener
  • 通过rospy.subscribelistener实例时，新用户连接和断开接收回调。
• tcp_nodelay=False
  • 激活TCP_NODELAY，在TCPROS链接里会禁用Nagle algorithm
  • This results in lower latency publishing at the cost of efficiency.
• latch=False
  • 激活锁定链接，但链接锁定，最后的信息就会保存和发布到未来链接的订阅器。
  • 对于改变少的数据或静态地图数据有用。
• headers=None (dict)
  • 增加额外的key-value对
• queue_size=None (int)
  • Hydro版本新添加
  • 异步发布时候的信息队列的信息数目。
  • 在后面的如何选择queue_size有详细介绍

Publisher.publish()函数

• 三种提供Message实例的方法：
  • 明确方式：

pub.publish(std_msgs.msg.String("hello world"))

• 有序参数的隐式风格：
  • 例如：std_msgs.msg.String，只有String字段,你可以调用

pub.publish("hello world")

• 例如：std_msgs.msg.ColorRGBA 4个字段 (r, g, b, a),你可以调用

pub.publish(255.0, 255.0, 255.0, 128.0)

• 带有关键字参数的隐式风格：
  • 提供关键词和值，其他关键词使用默认值。
  • 例如：std_msgs.msg.String，只有data关键词

pub.publish(data="hello world")

• 例如：std_msgs.msg.ColorRGBA 4个字段 (r, g, b, a),你可以调用

pub.publish(b=255)

publish() behavior and queuing 发布行为和排队

• 发布默认采用同步方式（向后兼容的原因）
• 这意味在下面两步处理前，调用会出现阻塞
  • 消息已经序列化到缓存里
  • 缓存数据已经传输到目前所有的订阅器
• 如果出现连通性问题会导致无法确定的阻塞问题。
• 从Hydro开始，推荐使用异步发布行为，这更像roscpp的发布行为。
• 使用异步，需要传递关键词参数queue_size到subscribe()函数，它定义队列最大消息数目。
• 当pubulish调用，进行序列化到缓存是同步发生，缓存信息传送到不同线程的订阅器是异步发生。订阅器有连通性问题，也还是会收不到信息。
• 如果发布频率比发送速率快太多，rospy就会丢弃旧的信息。
• 注意，也有可能是一个操作系统级别的队列在传输层，如TCP/UDP发送缓冲区。

选择合适的队列数目

• 很难提供一个通用法则，因为它取决于你的系统的许多变量。
• 如果以固定速率发送信息，可以使用小的发布频率。
• 如果你在一个突发发送多个消息，你应该确保队列的大小是足够大，以包含所有这些消息。否则很可能会丢失消息。
• 一般来说，使用一个更大的queue_size会更多的内存，实际处理，建议选择比它需要更大点的值。
• 如果队列太大，排队的消息太多，会导致订阅器收到信息很慢。因为队列采用先进先出机制。
• queue_size省略：会传入none。对于Groovy之前版本就是同步处理，对于Indigo版本会在终端打印警告信息。
• queue_size设置None：不推荐，发布同步处理，如果一个订阅阻塞会导致所有的发布阻塞。对于Indigo版本会在终端打印警告信息。
• queue_size设置One, Two, Three：如果您的系统没有超载，你可以说，一个队列的消息应该由调度线程在十分之一秒进行处理。因此，使用10赫兹速度发送的话，设置为3/2/1的队列大小是很合适的。
• queue_size设置One，对于有了新信息就不发送旧信息的地方是合适的。比如传感器的数据，通常希望得到都是最新的。
• queue_size设置10或大于10：一个例子，使用一个大的队列的大小，如10或更高，是用户界面的信息（例如digital_io，按钮状态），会从一个更大的queue_size利于防止遗漏值的改变。另一个例子是当您想记录所有已发布的值，包括在发布高速率/小队列大小时将被删除的值。

发布的代码例子

import rospy
from std_msgs.msg import String

pub = rospy.Publisher('topic_name', String, queue_size=10)
rospy.init_node('node_name')
r = rospy.Rate(10) # 10hz
while not rospy.is_shutdown():
   pub.publish("hello world")
   r.sleep()

订阅的代码例子：

import rospy
from std_msgs.msg import String

def callback(data):
    rospy.loginfo("I heard %s",data.data)
    
def listener():
    rospy.init_node('node_name')
    rospy.Subscriber("chatter", String, callback)
    # spin() simply keeps python from exiting until this node is stopped
    rospy.spin()

连接信息

• 订阅器可以访问"connection header(连接的头信息)"，它包含调试信息，如谁发送的信息或信息是否被锁定。
• 连接信息保存在_connection_header变量。
• 例如：

$ print m._connection_header
{'callerid': '/talker_38321_1284999593611',
 'latching': '0',
 'md5sum': '992ce8a1687cec8c8bd883ec73ca41d1',
 'message_definition': 'string data\n\n',
 'topic': '/chatter',
 'type': 'std_msgs/String'}