机器人操作系统ROS原理及应用 课件 11 ROS节点与话题

ROS节点与话题什么是节点node在ROS的世界里，最小的进程单元就是节点（node）。一个软件包里可以有多个可执行文

件，可执行文件在运行之后就成了一个进程(process)，这个进程在ROS中就叫做节点。2024/11/292

ROS节点（node）什么是节点node从程序角度来说，node就是一个可执行文件（通常为C++编译生成的可执行文件、Python脚本）被执行，加载到了内存之中；从功能角度来说，通常一个node负责机器人的某一个单独的功能。2024/11/293

ROS节点（node）什么是节点node由于机器人的功能模块非常复杂，我们往往不会把所有功能都集中到一个node上。例如在轮式机器人中：一个node来控制底盘轮子的运动，一个node驱动摄像头获取图像，一个node驱动激光雷达，一个node根据传感器信息进行路径规划……

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ROS节点（node）什么是节点node一个节点只负责单一功能，这样做可以降低程序发生崩溃的可能性，如果把所有功能都写到一个程序中，模块间的通信、异常处理将会很麻烦。

前面的例子中，小海龟画面显示程序（turtlesim_node）、小海龟键盘控制程序（turtle_teleop_key）、小海龟画正方形程序（draw_square）都是节点2024/11/295

ROS节点（node）节点（Node）执行具体任务的进程、独立运行的可执行文件；不同节点可使用不同的编程语言，可分布式运行在不同的主机；节点在系统中的名称必须是唯一的。2024/11/296

ROS节点（node）节点管理器（master）机器人实际运行时往往会运行众多的node。为了调配、管理这些node，ROS提供节点管理器

master,管理各个节点node。当ROS程序启动时，第一步首先启动master，由节点管理器处理依次启动node。

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ROS节点（node）节点管理器ROS程序控制中心为节点node提供命名和注册服务；跟踪和记录话题/服务通信，辅助节点相互查找、建立连接；提供参数服务器，节点使用此服务器存储和检索运行时的参数2024/11/298

ROS节点（node）节点管理器ROS程序启动时必须先启动master使用下列ros命令roscore2024/11/299

ROS节点（node）1节点运行命令rosrun

$rosrunpkg_nameprog_name

包名程序名包名和程序名记不太清是可以使用tab键补全

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ROS节点操作命令2节点管理命令rosnode

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ROS节点操作命令rosnodelist列出当前运行的node信息rosnodeinfonode_name显示node的详细信息rosnodekillnode_name结束某个noderosnodeping测试连接节点

话题topictopic是ROS中的常用的通信方式。适用于实时性、周期性的消息传输。topic是一种点对点的单向通信方式，这里的“点”指的是node，也就是说node之间可以通过topic方式来传递信息。

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ROS话题发布者与订阅者话题topic通信中发送话题数据的节点称为发布者（publisher）

接受话题数据的节点称为订阅者（

subscriber

）

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ROS话题消息（message）话题topic通信的数据称为消息（message）

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ROS话题话题topic通信的过程topic要经历下面几步的初始化过程：首先，publisher节点和subscriber节点都要到节点管理器进行注册，然后publisher会发布topic，subscriber在master的指挥下会订阅该主题topic，从而建立起发布-订阅（pub-sub）之间的通信。整个过程是单向的，数据由发布者传递给订阅者。2024/11/2915

ROS话题发布/订阅模型发布者可以发布一个或多个话题发布者也可以是订阅者一个发布者可以有多个订阅者，一个订阅者可以订阅多个话题一个话题topic可以被多个节点同时发布，也可以同时被多个节点接收2024/11/2916

ROS话题理解“异步”概念在发布者node1每发布一次消息之后，就会继续执行下一个动作，至于消息是什么状态、被怎样处理，它不需要了解；对于订阅者node2，它只管接收和处理某个话题上的消息，至于是谁发来的，它不会关心。所以node1、node2两者都是各司其责，不存在协同工作，称这样的通信方式是异步的

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ROS话题命令作用rostopiclist

列出当前所有的topicrostopicinfotopic_name显示某个topic的属性信息rostopicechotopic_name显示某个topic的内容rostopicpubtopic_name...向某个topic发布内容rostopicbwtopic_name查看某个topic的带宽rostopichztopic_name查看某个topic的频率rostopicfindtopic_type查找某个类型的topicrostopictypetopic_name查看某个topic的类型(msg)2024/11/2918

ROS话题操作命令

2024/11/2919节点计算图概念计算图（ComputationGraph）是一个由ROS进程组成的点对点网络，它们能够共同处理数据。ROS的基本计算图概念有节点（Nodes）、主节点（Master）、参数服务器（ParameterServer）、消息（Messages）、服务（Services）、话题（Topics）和包（Bags），它们都以不同的方式向图（Graph）提供数据。节点（Nodes）：节点是一个可执行文件，可以与其他节点进行通信。消息（Messages）：订阅或发布话题时所使用的ROS数据类型。话题（Topics）：节点可以将消息发布到话题，或通过订阅话题来接收消息。主节点（Master）：ROS的命名服务，例如帮助节点发现彼此。rosout：在ROS中相当于stdout/stderr（标准输出/标准错误）。roscore：主节点+rosout+

参数服务器（会在以后介绍）。2024/11/2920使用rqt_grqph查看节点构成的计算图1、在ROS中启动小乌龟示例程序$roscore$rosrunturtlesimturtlesim_node$rosrunturtle