ROS Learning-008 beginner_Tutorials ROS话题

ROS Indigo beginner_Tutorials-07 ROS话题

我使用的虚拟机软件：VMware Workstation 11

使用的Ubuntu系统：Ubuntu 14.04.4 LTS

ROS 版本：ROS Indigo

1. 理解 ROS 话题：

我们来通过运行一个 ROS 的例子程序来 感受一下什么是 ROS 话题：

运行下面的命令：

（Ctrl+Alt+T 打开一个新终端）

$ roscore

（Ctrl+Alt+T 打开一个新终端）

$ rosrun turtlesim turtlesim_node

（Ctrl+Alt+T 打开一个新终端）

$ rosrun turtlesim turtle_teleop_key

我现在可以控制小海龟：（要在 turtle_teleop_key 所在的终端窗口，按键盘的 方向键 来控制小海龟运动。）

我们使用 rosnode list 命令来看看这个例子里，都运行了哪些节点：

输出：

/rosout
/teleop_turtle
/turtlesim

解释：

/teleop_turle 节点向 ROS 网络总线上发布话题;

/turtlesim 节点接收了 /teleop_turle 发布的这个话题。 那么这个话题具体是什么，我们怎样可以知道呢？

上面打开的终端窗口不要关闭，我们继续进行下面的教程。

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2. 使用图形化工具可视化话题的发布接收：

我们可以使用 ROS 网络图形化工具来 直观 的感受这个话题的发布接收：

如果没有安装 rqt ，先安装。执行下面的命令进行安装：

$ sudo apt-get install ros-indigo-rqt
$ sudo apt-get install ros-indigo-rqt-common-plugins

现在重新打开一个终端， 运行下面的命令：

$ rosrun rqt_graph rqt_graph
# 或者，你也可以直接使用下面的命令。这两个命令是等价的。
$ rqt_graph

都能得到下面的GUI界面：

我们现在直观的看到了一个节点间通信的可视图。

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3. rostopic 命令的使用：

rostopic 命令的帮助，里面罗列了 rostopic 命令的所有的参数：

rostopic --help

输出：

rostopic is a command-line tool for printing information about ROS Topics.

Commands:
    rostopic bw display bandwidth used by topic
    rostopic delay  display delay of topic from timestamp in header
    rostopic echo   print messages to screen
    rostopic find   find topics by type
    rostopic hz display publishing rate of topic
    rostopic info   print information about active topic
    rostopic list   list active topics
    rostopic pub    publish data to topic
    rostopic type   print topic type

Type rostopic <command> -h for more detailed usage, e.g. 'rostopic echo -h'

rostopic 命令各个参数的详细介绍：

3.1 list : (列出所有话题（包括发布的和订阅的）)

（新开个终端）

$ rostopic list 

能够列出所有当前正在订阅和发布的话题：

/rosout
/rosout_agg
/statistics
/turtle1/cmd_vel
/turtle1/color_sensor
/turtle1/pose

-v 可以得到当前正在订阅和发布的话题的详细内容介绍：

$ rostopic list -v

输出：

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3.2 echo : (监听话题)

这个话题 /turtle1/cmd_vel 里面都是什么数据，要如何才能知道呢：

rostopic 这个命令的作用就是来打印指定话题内的通信内容的：

$ rostopic echo /turtle1/cmd_vel

运行效果： 当你在 turtle_teleop_key 所在终端上控制 方向键（发布 /turtle1/cmd_vel 话题）， /turtle1/cmd_vel 话题内的数据就会打印出来：

这个时候，你在刷新一下 rqt_gragp 软件窗口 就可以看到，现在有2个节点订阅了 /turtle1/cmd_vel 话题：

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3.3 type : (查看话题的消息类型)

发布器与订阅器之间发送和接收，必须使用相同的消息类型，那么如何得到这些消息的类型呢：使用下面的命令：

$ rostopic type  /turtle1/cmd_vel

（首先先启动 roscore、turtlesim_node 和 turtle_teleop_key 这3个程序）

输出：

geometry_msgs/Twist

你看到了，这里打印了当前 /turtle1/cmd_vel 的消息类型：geometry_msgs/Twist 。那这个东西又是什么：使用rosmsg 得到详细的信息：

$ rosmsg show geometry_msgs/Twist 

输出信息：

geometry_msgs/Vector3 linear
  float64 x
  float64 y
  float64 z
geometry_msgs/Vector3 angular
  float64 x
  float64 y
  float64 z

其中里面的 linear 是 线速度； angular 是 角速度。

这样，我们就知道了其实这个话题里面由两组信息组成： 1组线速度，1组角速度。

上面的两句命令可以浓缩成一句：

$ rostopic type /turtle1/cmd_vel | rosmsg  show

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3.4 pub : (publicer) 发布话题

下面我再教你一招：如何在终端上，在某个正在广播的话题上发布消息：

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

rostopic pub 就可以实现上面说的功能： 用法：

rostopic pub [话题] [消息类型] [发布的内容]

上面的命令里面的 -1 表示： 只发布一次，维持3秒。

下面这句里的 -r 1 指的是：以 1Hz 的速度循环发送 -- 后面的信息。

这句运行之后，你可以看到小乌龟在画圈。

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

这个时候，让我们看看 rqt_graph 窗口，刷新它 :

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3.5 hz :

如何得到某个正在广播的话题数据发布的频率：

$ rostopic hz [话题] 

现在执行 rostopic list 罗列出所有的正在发布的话题，输出结果如下：

/rosout
/rosout_agg
/statistics
/turtle1/cmd_vel
/turtle1/color_sensor
/turtle1/pose

我们现在就来监听 /turtle1/pose 这个话题里面数据发布的频率。

执行下面的命令：

$ rostopic hz  /turtle1/pose 

执行完这条命令后，你会看到当前终端在不断的刷新下面的信息：

subscribed to [/turtle1/pose]
average rate: 62.542
    min: 0.015s max: 0.017s std dev: 0.00047s window: 62
average rate: 62.500
    min: 0.015s max: 0.017s std dev: 0.00043s window: 124
average rate: 62.509
    min: 0.014s max: 0.017s std dev: 0.00047s window: 187
average rate: 62.519
    min: 0.013s max: 0.019s std dev: 0.00056s window: 249

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3.6 rqt_plot 数据转换成波形 ：

上面一堆数据，怎么看啊，如果可以将数据转换成波形就好了。没错告诉你一个好消息，使用下面的命令， 就可以将正在广播的消息数据绘制成波形显示： (新开一个终端)

$ rosrun rqt_plot  rqt_plot 

执行完这个命令后，会弹出一个窗口，名字叫： rqt_plot_Plot-rqt：

在 Topic 项里面选择：turtle1/Pose，这个话题里包含了小海龟姿态的所有信息：

点击 加号图标，将这个 /turtle1/Pose 话题里面的所有数据产生的波形显示出来：

可以看到，现在 /turtle1/Pose 话题里面的所有数据的波形都被显示了出来：

但是，有些数据的波形，我们不需要，比如说：除了 /turtle1/pose/x 和 /turtle1/pose/y 以外的数据，我们都不需要。所以我们要将他们删除：

我只想绘制 /turtle1/pose/x 和 /turtle1/pose/y 数据的波形。删除其他数据波形的操作如下图所示：

现在，就只保留了小海龟在TurtleSim窗口中 X 和 Y轴坐标值变化的波形了：

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本讲总结：

我们这一讲介绍了ROS节点之间，如何使用话题进行通信。其实节点之间的通信方式不只话题这一种方式：

节点之间通信的方式 ： 话题(rostopic) 和 服务(rosservice)。

所以，我们下一讲来讲 节点之间如何使用服务(rosservice) 来进行通信。但是在这之前，我想通过一个实战实例来让大家加深对话题(rostopic)的理解和运用。

所以，请你在学习下一讲： ROS 服务 前，看看我写了另一边实战性的博文： Arduino For ROS 发布ROS话题—使用摇杆控制小海龟。