梳理一下概念
ROS Node 之间进行通信所利用的最重要的机制就是消息传递,在 ROS 中,消息有组织的(其实就是定义 Msg 格式)放到 Topic 里进行传递
Publisher
- 生成信息,通过ROS Topic与其它Node进行通信。
- 通常用于处理原始的传感器信息,如相机、编码器等。
Subscriber
- 接收信息,通过ROS Topic接收来自其它Node的信息,并通过回调函数处理
- 通常用于监测系统状态,如当机器人关节到达限位位置时触发运动中断
Topic 通信过程为:
Publisher 节点和 Subscriber 节点分别在 Master 进行注册
Publisher 发布 Topic
Subscriber 在 Master 指挥下订阅 Topic,从而建立起 Pub-Sub 之间的通信
注意:消息是直接从发布节点传递到订阅节点,并不经过 Master,只是从 Master 获取到 Topic 信息
下图是ROS Node和ROS Topic概念的图形化表示,我们可以看到两个Node(圆形)通过Topic(长方形)实现通信
Topic通信的特点为:
1. Topic通信是多对多的异步通信方式:
Topic Publisher调用publish()方法发布消息,发送完立即返回,不用等待反馈;Subscriber通过回调函数的方式来处理消息。
对于同一Topic,系统中可以同时存在多个Publisher和多个Subscriber;
另外,Publisher并不知道哪个节点会接收消息,而Subscriber也并不知道接收的消息来自哪个节点,节点之间是松耦合的,这也是ROS最关键的设计特性之一。
2. 对于实时性、周期性的消息,使用topic传输是最佳的选择
3. Topic通信方式充分体现了分布式系统通信的好处:扩展性好,软件复用率高
Topic同时收发
相比于单纯的Topic多收或多发,同时收发会复杂一些。首先,根据前面知识知道Topic接收是通过NodeHandle的成员函数subscribe()和自定义的回调函数实现的,同时回调函数有严格的定义规定:参数只能有一个且必须以const修饰、参数类型为xxxConstPtr、参数为引用传递、函数没有返回值。这就意味着单纯的回调函数几乎无法同外界做任何直接的数据交换,数据只能在它内部处理,除了保存到文件以外,其它没有办法输出数据。
解决这个问题的核心就是数据或变量在不同函数之间的共享问题。在 C++、Python 中对于这种情况有两种办法:一种是采用全局变量,二是类
这里直接介绍第二种方法代码如下:
在每个 callback 里都调用 check_wall_sonar_distance() 函数检查 wall_sonar_distance 变量是否满足条件,满足后调用 publisher 发送数据
#!/usr/bin/env python # -*- coding: UTF-8 -*- """ 超声波墙检 """ import rospy from sensor_msgs.msg import Range from ak_ros_pkg.msg import Wall_sonar_msg
class Processer:
def init(self):
实例化订阅多个 Topic
self.sub1 = rospy.Subscriber("/sensor/sonar_left", Range, self.callback1)
self.sub2 = rospy.Subscriber("/sensor/sonar_right", Range, self.callback2)
self.pub1 = rospy.Publisher('ankobot_wall_sonar', Wall_sonar_msg, queue_size=10)
# self.pub2 = rospy.Publisher('ankobot_wall_tof', Wall_tof_all_msg, queue_size=10)
self.wall_sonar_distance = {}
def callback1(self, data):
"""
左超声波
"""
distance = int(data.range * 1000)
self.wall_sonar_distance['l_sonar'] = distance
self.check_wall_sonar_distance()
def callback2(self, data):
"""
右超声波
"""
distance = int(data.range * 1000)
self.wall_sonar_distance['r_sonar'] = distance
self.check_wall_sonar_distance()
def check_wall_sonar_distance(self):
"""
检查 wall_sonar_distance 字典是否满足两个值的条件
"""
if len(self.wall_sonar_distance) == 2:
wall_sonar_single = Wall_sonar_msg()
# 单位 m
wall_sonar_single.l_sonar = self.wall_sonar_distance['l_sonar']
wall_sonar_single.r_sonar = self.wall_sonar_distance['r_sonar']
# 预留
# wall_sonar_single.c_sonar = self.wall_sonar_distance['c_sonar']
# wall_sonar_single.d_sonar = self.wall_sonar_distance['d_sonar']
self.pub1.publish(wall_sonar_single)
if name == 'main':
rospy.init_node("wall_sonar")
p = Processer()
rospy.spin()
##### 更多示例请参考
[C++、Python 版本的 topic 多收、多发、多收多发](https://github.com/creazy412/ROS-Multi-Topic-Demo)
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参考:<br/>
- [单节点的多Topic同时收发](http://zhaoxuhui.top/blog/2019/10/20/ros-note-7.html)
- [Topic 概念梳理](https://tr-ros-tutorial.readthedocs.io/zh_CN/latest/_source/basics/1.4_ROS_Topic.html)