ROS计算图级

上一节说到一个 package 可以包含多个可执行文件(节点)，可执行文件需要被运行，就要了解ROS的通信架构，也就是计算图级，例：

小萝卜机器人拥有驱动系统，感知系统，控制系统等，要让它从指定位置到另一位置一定得启动多个节点，计算图级展示了 ROS 如何对这些节点进行管理和通信的。

计算图级结构如下：

节点管理器(master)和节点(node)

在 ROS 中要管理节点和进程，需要一个节点管理器，它的名称是 master，它的存在有两个作用：

1.每个节点启动时都必须向它注册

2.master管理节点(node)间的通信

因此，在启动节点前，需要使用 roscore 命令启动 master，roscore 还顺带启动了 rosout(日志输出) 和 parameter server(参数服务器)

rosout 也是一个节点，负责记录当前系统中的 error 或 warning 信息，parameter server 则是做一些参数配置。

这里再介绍一下节点(node)，一个 node 就是一个进程，进程就是程序的一次执行，因此节点只是 ROS 对进程的专有称呼，接下来介绍一些实例：

首先安装一个模拟器，用你使用的ROS发行版本名称(例如electric、fuerte、groovy、hydro等)替换掉'<distro>'

sudo apt-get install ros-<distro>-ros-tutorials

开启一个终端，运行

roscore

新开一个终端，运行

rosnode list

会看到

只有 roscore 启动的日志输出节点，用

rosnode info /rosout

查看特定节点信息

接下来运行节点，用 rosrun 命令

命令格式：rosrun [package_name] [node_name]

rosrun turtlesim turtlesim_node

出现

此时新开一个终端，再次运行 rosnode list

发现多了一个节点，再用 rosnode info /turtlesim

一个节点可以利用 rosrun + 包名 + 节点名，但是如果有几十个几百个呢？这时候 ROS 提供了一个更简单的方法——roslaunch。上一节说到 pkg 下面存放有 launch 文件，这个文件就是 roslaunch 所要运行的文件，因此，roslaunch + 包名 + launch名就可以启动 master 和多个节点。

roslaunch 在启动节点前会检测系统是否已经启动 master ，如果没有，它会自动开启 master。

launch 文件写法如下：

通信方式

ROS提供了主题(topic)，服务(service)，参数服务器(parameter service) 和动作库(actionlib) 这四种通信方式。

1.topic 通信方式和message

两个节点需要通信，需要先定义一个共同的话题，就像这样

node 之间通过 publish - subscribe 方式通信。即节点 A 通过 topic 发布消息，节点 B 通过 topic 订阅消息。

一个节点可以发布多个话题，一个话题可以订阅多个话题。

举个例子：

在刚才的小乌龟的例子中，新开一个终端，运行这个节点

rosrun turtlesim turtle_teleop_key

它可以让你用方向键来控制小乌龟的运动，再开一个终端，安装如下软件：

sudo apt-get install ros-indigo-rqt

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

再运行

 rosrun rqt_graph rqt_graph

可以看到以下结果

message

message 是 topic 内容的数据类型，定义在 *.msg 文件中。message 可以理解为 C++ 中的int，float，类等，它的数据类型有如下：

常用命令：

2.service 通信方式

topic 通信方式是异步通信，比如现在有两个检测路障的节点，节点 A 发布路况信息，节点 B 检测，如果是用 topic 通信方式，那么节点 B 会一直订阅话题，可是有效的订阅是检测到路障，因而这种方式会浪费大量的计算资源。而 service 通信方式则实现了同步通信，它会解决这一问题。

service 通信方式中，两个节点之间的通信方式是request - reply 方式。

和 topic 想似，srv 是 service 通信方式的数据格式，定义在 *.srv 文件中。

常用命令：

3.parameter service 参数服务器

参数服务器维护一个存储着各种参数的字典，字典就是为了方便读写一些不常改变的参数，给它们加上索引，这个索引是唯一的。

其中 rosparam load 后面的文件必须遵从 yaml 格式

通俗的说就是 key : 键值。

4.Action 通信方式

在 service 通信方式中，client 发出请求后，会进入阻塞状态，直到 server 完成了请求，才转而继续运行，在这期间，server 端究竟是在完成别的任务还是 server 也进入阻塞状态，无法知晓。因此，action 是在 service 基础上改进的通信方式。

action 通信过程中，server 会带有一个状态反馈，

发送的请求有目标，取消目标，回传的信息有状态，任务完成后的结果，实时状态。

通常用在长时间(导航，机械臂运动)，可抢占(可被打断)的任务。

和 topic，service 相似，action 是 action 通信方式的数据格式，定义在 *.action 文件中。

关于计算图级的更详细介绍会在后续文章中更新。