[Documentation] [TitleIndex] [WordIndex

Note: This tutorial assumes that you have completed the previous tutorials: 理解ROS节点.
(!) Please ask about problems and questions regarding this tutorial on answers.ros.org. Don't forget to include in your question the link to this page, the versions of your OS & ROS, and also add appropriate tags.

理解ROS话题

Description: 本教程介绍ROS话题(topics)以及如何使用rostopicrxplot 命令行工具。

Tutorial Level: BEGINNER

Next Tutorial: 理解ROS服务和参数

开始

roscore

首先确保roscore已经运行, 打开一个新的终端:

$ roscore

如果你没有退出在上一篇教程中运行的roscore,那么你可能会看到下面的错误信息:

这是正常的,因为只需要有一个roscore在运行就够了。

turtlesim

在本教程中我们也会使用到turtlesim,请在一个新的终端中运行:

$ rosrun turtlesim turtlesim_node

通过键盘远程控制turtle

我们也需要通过键盘来控制turtle的运动,请在一个新的终端中运行:

$ rosrun turtlesim turtle_teleop_key

现在你可以使用键盘上的方向键来控制turtle运动了。如果不能控制,请选中turtle_teleop_key所在的终端窗口以确保你的按键输入能够被捕获。

现在你可以控制turtle运动了,下面我们一起来看看这背后发生的事。

ROS Topics

turtlesim_node节点和turtle_teleop_key节点之间是通过一个ROS话题来互相通信的。turtle_teleop_key在一个话题上发布按键输入消息,而turtlesim订阅该话题以接收该消息。下面让我们使用rqt_graph来显示当前运行的节点和话题。

注意:如果你使用的是electric或更早期的版本,那么rqt是不可用的,请使用rxgraph代替。

使用 rqt_graph

rqt_graph能够创建一个显示当前系统运行情况的动态图形。rqt_graph是rqt程序包中的一部分。如果你没有安装,请通过以下命令来安装:

请使用你的ROS版本名称(比如fuerte、groovy、hydro等)来替换掉<distro>。

在一个新终端中运行:

$ rosrun rqt_graph rqt_graph

你会看到类似下图所示的图形:

rqt_graph_turtle_key.png

如果你将鼠标放在/turtle1/command_velocity上方,相应的ROS节点(蓝色和绿色)和话题(红色)就会高亮显示。正如你所看到的,turtlesim_nodeturtle_teleop_key节点正通过一个名为 /turtle1/command_velocity的话题来互相通信。

rqt_graph_turtle_key2.png

rostopic介绍

rostopic命令工具能让你获取有关ROS话题的信息。

你可以使用帮助选项查看rostopic的子命令:

$ rostopic -h

接下来我们将使用其中的一些子命令来查看turtlesim。

使用 rostopic echo

rostopic echo可以显示在某个话题上发布的数据。

用法:

rostopic echo [topic]

让我们在一个新终端中看一下turtle_teleop_key节点在/turtle1/command_velocity话题(非hydro版)上发布的数据。

$ rostopic echo /turtle1/command_velocity

如果你是用ROS Hydro 及其之后的版本(下同),请运行:

$ rostopic echo /turtle1/cmd_vel

你可能看不到任何东西因为现在还没有数据发布到该话题上。接下来我们通过按下方向键使turtle_teleop_key节点发布数据。记住如果turtle没有动起来的话就需要你重新选中turtle_teleop_key节点运行时所在的终端窗口。

现在当你按下向上方向键时应该会看到下面的信息:

或者在hrydro中如下:

linear:
  x: 2.0
  y: 0.0
  z: 0.0
angular:
  x: 0.0
  y: 0.0
  z: 0.0
---
linear:
  x: 2.0
  y: 0.0
  z: 0.0
angular:
  x: 0.0
  y: 0.0
  z: 0.0
---

现在让我们再看一下rqt_graph(你可能需要刷新一下ROS graph)。正如你所看到的,rostopic echo(红色显示部分)现在也订阅turtle1/command_velocity话题。

rqt_graph_echo.png

使用 rostopic list

rostopic list能够列出所有当前订阅和发布的话题。

让我们查看一下list子命令需要的参数,在一个新终端中运行:

$ rostopic list -h

rostopic list中使用verbose选项:

$ rostopic list -v

这会显示出有关所发布和订阅的话题及其类型的详细信息。

ROS Messages

话题之间的通信是通过在节点之间发送ROS消息实现的。对于发布器(turtle_teleop_key)和订阅器(turtulesim_node)之间的通信,发布器和订阅器之间必须发送和接收相同类型的消息。这意味着话题的类型是由发布在它上面的消息类型决定的。使用rostopic type命令可以查看发布在某个话题上的消息类型

使用 rostopic type

rostopic type 命令用来查看所发布话题的消息类型。

用法:

rostopic type [topic]

运行(非hydro版):

$ rostopic type /turtle1/command_velocity

hydro版请运行:

$ rostopic type /turtle1/cmd_vel

我们可以使用rosmsg命令来查看消息的详细情况(非hydro版):

$ rosmsg show turtlesim/Velocity

hydro版:

$ rosmsg show geometry_msgs/Twist

现在我们已经知道了turtlesim节点所期望的消息类型,接下来我们就可以给turtle发布命令了。

继续学习 rostopic

现在我们已经了解了什么是ROS的消息,接下来我们开始结合消息来使用rostopic。

使用 rostopic pub

rostopic pub可以把数据发布到当前某个正在广播的话题上。

用法:

rostopic pub [topic] [msg_type] [args]

示例(非hydro版):

$ rostopic pub -1 /turtle1/command_velocity turtlesim/Velocity  -- 2.0  1.8

示例(hydro版):

$ rostopic pub -1 /turtle1/cmd_vel geometry_msgs/Twist -- '[2.0, 0.0, 0.0]' '[0.0, 0.0, 1.8]'

以上命令会发送一条消息给turtlesim,告诉它以2.0大小的线速度和1.8大小的角速度开始移动。

这是一个非常复杂的例子,因此让我们来详细分析一下其中的每一个参数。

你可能已经注意到turtle已经停止移动了。这是因为turtle需要一个稳定的频率为1Hz的命令流来保持移动状态。我们可以使用rostopic pub -r命令来发布一个稳定的命令流(非hydro版):

$ rostopic pub /turtle1/command_velocity turtlesim/Velocity -r 1 -- 2.0  -1.8

hydro版:

$ rostopic pub /turtle1/cmd_vel geometry_msgs/Twist -r 1 -- '[2.0, 0.0, 0.0]' '[0.0, 0.0, 1.8]'

这条命令以1Hz的频率发布速度命令到速度话题上。

我们也可以看一下rqt_graph中的情形,可以看到rostopic发布器节点(红色)正在与rostopic echo节点(绿色)进行通信:

rqt_graph_pub.png

正如你所看到的,turtle正沿着一个圆形轨迹连续运动。我们可以在一个新终端中通过rostopic echo命令来查看turtlesim所发布的数据。

使用 rostopic hz

rostopic hz命令可以用来查看数据发布的频率。

用法:

rostopic hz [topic]

我们看一下turtlesim_node发布/turtle/pose时有多快:

$ rostopic hz /turtle1/pose

你会看到:

现在我们可以知道了turtlesim正以大约60Hz的频率发布数据给turtle。我们也可以结合rostopic typerosmsg show命令来获取关于某个话题的更深层次的信息(非hydro版):

$ rostopic type /turtle1/command_velocity | rosmsg show

hydro版:

rostopic type /turtle1/cmd_vel | rosmsg show

到此我们已经完成了通过rostopic来查看话题相关情况的过程,接下来我将使用另一个工具来查看turtlesim发布的数据。

使用 rqt_plot

注意:如果你使用的是electric或更早期的ROS版本,那么rqt命令是不可用的,请使用rxplot命令来代替。

rqt_plot命令可以实时显示一个发布到某个话题上的数据变化图形。这里我们将使用rqt_plot命令来绘制正在发布到/turtle1/pose话题上的数据变化图形。首先,在一个新终端中运行rqt_plot命令:

$ rosrun rqt_plot rqt_plot

这会弹出一个新窗口,在窗口左上角的一个文本框里面你可以添加需要绘制的话题。在里面输入/turtle1/pose/x后之前处于禁用状态的加号按钮将会被使能变亮。按一下该按钮,并对/turtle1/pose/y重复相同的过程。现在你会在图形中看到turtle的x-y位置坐标图。

rqt_plot.png

按下减号按钮会显示一组菜单让你隐藏图形中指定的话题。现在隐藏掉你刚才添加的话题并添加/turtle1/pose/theta,你会看到如下图所示的图形:

rqt_plot2.png

本部分教程到此为止,请使用Ctrl-C退出rostopic命令,但要保持turtlesim继续运行。

到此我们已经理解了ROS话题是如何工作的,接下来我们开始学习理解ROS服务和参数


2019-10-12 12:30