【古月21讲】ROS入门系列(2)——发布者Publisher、订阅者Subscriber的编程实现+自定义话题消息编程实现

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简介: 【古月21讲】ROS入门系列(2)——发布者Publisher、订阅者Subscriber的编程实现+自定义话题消息编程实现

4、发布者Publisher的编程实现

  1. 创建功能包
cd ~/catkin_ws/src
catkin_create_pkg learning_topic rospy roscpp std_msgs geometry_msgs turtlesim
  1. 创建发布者代码(C++) ——文件名为velocity_publisher.cpp
/***********************************************************************
Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).
***********************************************************************/
/**
 * 该例程将发布turtle1/cmd_vel话题,消息类型geometry_msgs::Twist
 */
#include <ros/ros.h>
#include <geometry_msgs/Twist.h>
int main(int argc, char **argv)
{
  // ROS节点初始化
  ros::init(argc, argv, "velocity_publisher");  //velocity_publisher为节点
  // 创建节点句柄
  ros::NodeHandle n;   
  // 创建一个Publisher,发布名为/turtle1/cmd_vel的topic,消息类型为geometry_msgs::Twist,队列长度10
  ros::Publisher turtle_vel_pub = n.advertise<geometry_msgs::Twist>("/turtle1/cmd_vel", 10);
  // 设置循环的频率
  ros::Rate loop_rate(10);
  int count = 0;
  while (ros::ok())
  {
      // 初始化geometry_msgs::Twist类型的消息
    geometry_msgs::Twist vel_msg;
    vel_msg.linear.x = 0.5;
    vel_msg.angular.z = 0.2;
      // 发布消息
    turtle_vel_pub.publish(vel_msg);
    ROS_INFO("Publsh turtle velocity command[%0.2f m/s, %0.2f rad/s]", 
        vel_msg.linear.x, vel_msg.angular.z);
      // 按照循环频率延时
      loop_rate.sleep();
  }
  return 0;
}

总结上面的代码,实现一个发布者的步骤为:

  • 初始化ROS节点
  • 向ROS Master注册节点信息,包括发布的话题名和话题中的消息类型
  • 创建消息数据
  • 按照一定的频率循环发布消息

这里也给出python的代码实现,实现步骤与C++一致

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
########################################################################
####          Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).          ###
########################################################################
# 该例程将发布turtle1/cmd_vel话题,消息类型geometry_msgs::Twist
import rospy
from geometry_msgs.msg import Twist
def velocity_publisher():
  # ROS节点初始化
    rospy.init_node('velocity_publisher', anonymous=True)
  # 创建一个Publisher,发布名为/turtle1/cmd_vel的topic,消息类型为geometry_msgs::Twist,队列长度10
    turtle_vel_pub = rospy.Publisher('/turtle1/cmd_vel', Twist, queue_size=10)
  #设置循环的频率
    rate = rospy.Rate(10) 
    while not rospy.is_shutdown():
    # 初始化geometry_msgs::Twist类型的消息
        vel_msg = Twist()
        vel_msg.linear.x = 0.5
        vel_msg.angular.z = 0.2
    # 发布消息
        turtle_vel_pub.publish(vel_msg)
      rospy.loginfo("Publsh turtle velocity command[%0.2f m/s, %0.2f rad/s]", 
        vel_msg.linear.x, vel_msg.angular.z)
    # 按照循环频率延时
        rate.sleep()
if __name__ == '__main__':
    try:
        velocity_publisher()
    except rospy.ROSInterruptException:
        pass
  1. 配置发布者代码编译规则

    配置编译规则主要进行两个设置:

  1. 第一个是设置需要的编译的代码和生成的可执行文件
add_executable(velocity_publisher src/velocity_publisher.cpp)

这句代码的含义是编译src路径下的velocity_publisher.cpp文件,并生成可执行文件velocity_publisher。

  1. 第二个是设置链接库
target_link_libraries(velocity_publisher ${catkin_LIBRARIES})

将上述两行代码放置到功能包learning_topic下的CMakeLists.txt中,放置具体位置如下图所示:

af25a491f136479ba3d972b6bfca0195.png

  1. 编译并运行发布者
cd ~/catkin_ws
catkin_make
source devel/setup.bash
roscore
rosrun turtlesim turtlesim_node 
rosrun learning_topic velocity_publisher

可以从下图看出,小海龟正以0.5m/s,0.2rad/s的速度运动,此时做圆周运动。

35e556932aac482493159a498aaae642.png

5、订阅者Subscriber的编程实现

  1. 创建订阅者代码(c++) ——文件名为pose_subscriber.cpp
/***********************************************************************
Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).
***********************************************************************/
/**
 * 该例程将订阅/turtle1/pose话题,消息类型turtlesim::Pose
 */
#include <ros/ros.h>
#include "turtlesim/Pose.h"
// 接收到订阅的消息后,会进入消息回调函数
void poseCallback(const turtlesim::Pose::ConstPtr& msg)
{
    // 将接收到的消息打印出来
    ROS_INFO("Turtle pose: x:%0.6f, y:%0.6f", msg->x, msg->y);
}
int main(int argc, char **argv)
{
    // 初始化ROS节点
    ros::init(argc, argv, "pose_subscriber");
    // 创建节点句柄
    ros::NodeHandle n;
    // 创建一个Subscriber,订阅名为/turtle1/pose的topic,注册回调函数poseCallback
    ros::Subscriber pose_sub = n.subscribe("/turtle1/pose", 10, poseCallback);
    // 循环等待回调函数
    ros::spin();
    return 0;
}

总结上面的代码,实现一个订阅者的步骤为:

  • 初始化ROS节点
  • 订阅需要的话题
  • 循环等待话题消息,接收到消息后进入回调函数
  • 在回调函数中完成消息处理

这里同样给出python的代码实现,实现步骤与C++一致

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
########################################################################
####          Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).          ###
########################################################################
# 该例程将订阅/turtle1/pose话题,消息类型turtlesim::Pose
import rospy
from turtlesim.msg import Pose
def poseCallback(msg):
    rospy.loginfo("Turtle pose: x:%0.6f, y:%0.6f", msg.x, msg.y)
def pose_subscriber():
  # ROS节点初始化
    rospy.init_node('pose_subscriber', anonymous=True)
  # 创建一个Subscriber,订阅名为/turtle1/pose的topic,注册回调函数poseCallback
    rospy.Subscriber("/turtle1/pose", Pose, poseCallback)
  # 循环等待回调函数
    rospy.spin()
if __name__ == '__main__':
    pose_subscriber()
  1. 配置订阅者代码编译规则

配置编译规则主要进行两个设置:

  • 第一个是设置需要的编译的代码和生成的可执行文件
add_executable(pose_subscriber src/pose_subscriber.cpp)

这句代码的含义是编译src路径下的pose_subscriber.cpp文件,并生成可执行文件pose_subscriber。

  • 第二个是设置链接库
target_link_libraries(pose_subscriber ${catkin_LIBRARIES})

是不是发现和配置发布者代码编译规则基本一致,是的,可以说没什么区别,那么这两句代码就可以放在配置发布者代码的下面。如图:076cd9e6e94b48d1a07d05dc93aab8a4.png

 3.编译并运行订阅者

cd ~/catkin_ws
catkin_make
source devel/setup.bash
roscore
rosrun turtlesim turtlesim_node 
rosrun learning_topic velocity_publisher

可以看出,控制台可以实时输出小乌龟的位置信息。

e75d2157542d4cd19033a4a1c4fbe70b.png



6、自定义话题消息

上文介绍了话题的订阅和发布,但这些话题都是系统提供的,我们自然会想到,我们可不可以自己定义话题来使用呢?…好吧…我这么说肯定是有的了,下面就来介绍自定义话题消息的定义和使用 。

  1. 定义话题消息
  • 定义msg文件
//在learning_topic目录下创建msg文件夹
cd ~/catkin_ws/src/learning_topic
mkdir msg
//创建Penson.msg文件
touch Person.msg
  • 创建好Person.msg文件后,在文件中写入以下内容:
string name
uint8 sex
uint8 age
uint8 unknown = 0
uint8 male = 1
uint8 female = 2
  • 在package.xml中添加功能包依赖
<build_depend>message_generation</build_depend>
<exec_depend>message_runtime</exec_depend>

b27d6288c27b406eab851053e822ed61.png

  • 在CMakeLists.txt中添加编译选项
find_package( …… message_generation)

36746d94d9134e3a9a258344f39b280b.png

add_message_files(FILES Person.msg)
generate_messages(DEPENDENCIES std_msgs)

c28f0bb6400c4b62a445aeb626a8c19e.png

catkin_package(…… message_runtime)

4df55cb051c14e618e385a6ec9816f52.png

编译生成语言相关文件

cd ~/catkin_ws
catkin_make
  1. 实现一个发布者(C++) ——文件名为person_publisher.cpp
/***********************************************************************
Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).
***********************************************************************/
/**
 * 该例程将发布/person_info话题,自定义消息类型learning_topic::Person
 */
#include <ros/ros.h>
#include "learning_topic/Person.h"
int main(int argc, char **argv)
{
    // ROS节点初始化
    ros::init(argc, argv, "person_publisher");
    // 创建节点句柄
    ros::NodeHandle n;
    // 创建一个Publisher,发布名为/person_info的topic,消息类型为learning_topic::Person,队列长度10
    ros::Publisher person_info_pub = n.advertise<learning_topic::Person>("/person_info", 10);
    // 设置循环的频率
    ros::Rate loop_rate(10);
    int count = 0;
    while (ros::ok())
    {
        // 初始化learning_topic::Person类型的消息
      learning_topic::Person person_msg;
    person_msg.name = "wsj";
    person_msg.age  = 18;
    person_msg.sex  = learning_topic::Person::male;
        // 发布消息
    person_info_pub.publish(person_msg);
        ROS_INFO("Publish Person Info: name:%s  age:%d  sex:%d", 
          person_msg.name.c_str(), person_msg.age, person_msg.sex);
        // 按照循环频率延时
        loop_rate.sleep();
    }
    return 0;
}

该部分和之前的步骤基本一致,这里不再进行总结。

同样,这里给出python的代码供参考:

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
########################################################################
####          Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).          ###
########################################################################
# 该例程将发布/person_info话题,自定义消息类型learning_topic::Person
import rospy
from learning_topic.msg import Person
def velocity_publisher():
  # ROS节点初始化
    rospy.init_node('person_publisher', anonymous=True)
  # 创建一个Publisher,发布名为/person_info的topic,消息类型为learning_topic::Person,队列长度10
    person_info_pub = rospy.Publisher('/person_info', Person, queue_size=10)
  #设置循环的频率
    rate = rospy.Rate(10) 
    while not rospy.is_shutdown():
    # 初始化learning_topic::Person类型的消息
      person_msg = Person()
      person_msg.name = "wsj";
      person_msg.age  = 18;
      person_msg.sex  = Person.male;
    # 发布消息
        person_info_pub.publish(person_msg)
      rospy.loginfo("Publsh person message[%s, %d, %d]", 
        person_msg.name, person_msg.age, person_msg.sex)
    # 按照循环频率延时
        rate.sleep()
if __name__ == '__main__':
    try:
        velocity_publisher()
    except rospy.ROSInterruptException:
        pass
  1. 实现一个订阅者(C++) ——文件名为person_subscriber.cpp
/***********************************************************************
Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).
***********************************************************************/
/**
 * 该例程将订阅/person_info话题,自定义消息类型learning_topic::Person
 */
#include <ros/ros.h>
#include "learning_topic/Person.h"
// 接收到订阅的消息后,会进入消息回调函数
void personInfoCallback(const learning_topic::Person::ConstPtr& msg)
{
    // 将接收到的消息打印出来
    ROS_INFO("Subcribe Person Info: name:%s  age:%d  sex:%d", 
       msg->name.c_str(), msg->age, msg->sex);
}
int main(int argc, char **argv)
{
    // 初始化ROS节点
    ros::init(argc, argv, "person_subscriber");
    // 创建节点句柄
    ros::NodeHandle n;
    // 创建一个Subscriber,订阅名为/person_info的topic,注册回调函数personInfoCallback
    ros::Subscriber person_info_sub = n.subscribe("/person_info", 10, personInfoCallback);
    // 循环等待回调函数
    ros::spin();
    return 0;
}

python代码如下:

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
########################################################################
####          Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).          ###
########################################################################
# 该例程将订阅/person_info话题,自定义消息类型learning_topic::Person
import rospy
from learning_topic.msg import Person
def personInfoCallback(msg):
    rospy.loginfo("Subcribe Person Info: name:%s  age:%d  sex:%d", 
       msg.name, msg.age, msg.sex)
def person_subscriber():
  # ROS节点初始化
    rospy.init_node('person_subscriber', anonymous=True)
  # 创建一个Subscriber,订阅名为/person_info的topic,注册回调函数personInfoCallback
    rospy.Subscriber("/person_info", Person, personInfoCallback)
  # 循环等待回调函数
    rospy.spin()
if __name__ == '__main__':
    person_subscriber()
  1. 配置编译规则
  • 设置需要编译的代码和可执行文件
  • 设置链接库
  • 添加依赖项
add_executable(person_publisher src/person_publisher.cpp)
target_link_libraries(person_publisher ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(person_publisher ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)
add_executable(person_subscriber src/person_subscriber.cpp)
target_link_libraries(person_subscriber ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(person_subscriber ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)

放置的具体位置如下:

56dabb0eb165440c97bc37ad054d5e59.png

  1. 编译并运行发布者和订阅者
cd ~/catkin_ws
catkin_make
roscore
rosrun learning_topic person_subscriber
rosrun learning_topic person_publisher

运行结果如下:发布消息后成功订阅926c7ff907c54c4e8ac36ec105a33f3b.png

**注:**这里我们可以尝试程序运行过程中把roscore关掉,看看是否能继续发布和订阅消息?

(答案是能,roscore启动是Rosmaster, Rosmaster这里的作用是帮助建立连接,一旦连接建立好,关掉roscore也无影响)

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