简介

发展：最初早起，ROS1--------》（2020年之后）ROS2全面使用。

关系：

Humble(ros2)（LTS,27年到期维护）   ——Ubuntu 22.xx版本，

Jazzy(ros2)(29年到期维护)——Ubuntu 24.04版本 

Rolling(ros2)                   最新版本

ROS2:robot Operating System2,该机器人系统 可以运行在windows/linux/macOS等系统上的软件框架。

结构

workspace（工作空间）：:项目代码存放地址

package(功能包）：：项目源代码地址

node(节点)：：ros运行最小单元，一个程序进程就是一个节点。

topic(话题)：：异步单向通道，发布后，不知道订阅者是否收到，无应答无等待，

类似canopen协议的DOP方式，只发布指令，不管指令是否被接收，无应答。

也类似UDP传输协议：广播形式，只发布

service(服务)：：客户端发起单次请求，服务端处理完毕后返回应答，一问一答的形式。

类似canopen协议的SOP工作模式，一问一答的的指令发布。

也类似TCP传输控制协议，传输信息都是经过问答握手形式进行。

interface（接口）：：统一所有节点的发布指令的数据规范格式，发布指令可以查询接口，就能知道该指令如何发布

parameter（参数）：：机器人全局配置参数的字典库

action(动作)：：完整的执行流程，下发目标-》实时返回执行进度-》最终推送的执行结果

DDS(数据分发服务):：多设备协同运行控制，整机神经网络

Distributed Comunication（分布式通信）：：多设备系统运行控制

以上就是ros系统的结构，通过结构清晰每一层的关系和逻辑控制。

环境

这篇文章及设计Linux系统下的ros2。

安装：可以直接在Linux系统笔记本上安装，Windows系统也可以借助虚拟机安装。

只需要注意对应Ubuntu的版本对应的ros2版本即可，sudo apt install ros-xx一键安装即可。

常用指令

命令跟结构紧密相关：命令结构形式：

ros2 + 模块名 + 动作 + 可选参数 + 目标名称

ros2固定前缀，

模块名（一级子命令）：结构的分类：node、topic、service、param、bag、pkg、interface等

动作（二级子命令）：list、info、echo、pub、call、get、set等

可选参数：-a、-o、--version、--rate等等

目标对象：具体的对应的节点名、话题名，接口名等等

以ros2自带的小海龟仿真模型举例展示指令的运用:

1、启动小海龟

ros2 run turtlesim turtlesim_node

2、启动键盘控制

ros2 run turtlesim turtle_teleop_key

启动小海龟通过键盘操控运动方向和移动速度等。

常规是通过py脚本一键启动所有相关服务：这样就可以全部把小海龟仿真系统全部启动。

在你的 Python Launch 文件（例如 turtlesim_launch.py）中，使用 ExecuteProcess 或特定动作来打开新终端。以下是针对 Ubuntu 默认终端（gnome-terminal）的配置示例：

from launch import LaunchDescription
from launch_ros.actions import Node
from launch.actions import ExecuteProcess

def generate_launch_description():
    return LaunchDescription([
        # 1. 启动海龟仿真节点
        Node(
            package='turtlesim',
            executable='turtlesim_node',
            name='sim'
        ),
        
        # 2. 在新终端中启动键盘控制节点
        # 注意：不同Linux发行版的终端命令不同，Ubuntu通常为 gnome-terminal
        ExecuteProcess(
            cmd=[
                'gnome-terminal', 
                '--',  # 分隔符，后面是具体执行的命令
                'ros2', 'run', 'turtlesim', 'turtle_teleop_key'
            ],
            output='screen'
        )
    ])

在ubuntu系统新建.py文件，将启动脚本保存后，在终端启动：

查到海龟包名：

ros2 launch turtlesim turtlesim_launch.py

这样就全部启动小海龟仿真系统的节点。

1、功能包相关指令

1、ros2 pkg list   列出所有包

2、ros2 pkg list |  grep  "keyword"  查找特定过滤后的包，通过关键字查找

eg:查找小海龟功能包：

3、查看包内的可执行文件（节点）
如果你知道包名，想确认该包里有哪些可以运行的节点（Executable），使用以下命令：

ros2 pkg executables <package_name>
# 示例：查看 turtlesim 包下有哪些可执行文件
ros2 pkg executables turtlesim

查找包->查询可运行节点->运行节点

2、节点相关指令

1、ros2 launch  包名  xxx.py  启动一组通过python指令来启动的节点

2、ros2 node list   查询所有节点

3、ros2 node list | grep "keyword"   查询特定过滤的节点

4、ros2 node info /节点名    查询具体节点下的所有信息（订阅、发布、服务、接口、动作等等） 

3、话题相关指令

1、ros2 topic list -t  查询所有话题及类型

2、ros2 topic echo /话题名  实时监听话题的数据信息：雷达信息、里程计数据、摄像头数据等

eg:海龟的坐标朝向信息

3、ros2 topic pub /话题名   发布话题，操控机器人运动等

eg:控制小海龟转圈

4、服务相关指令

服务用于同步请求-响应通信（如查询状态、触发一次性动作），例如：清除数据、新增话题、重置等等操作

1、ros2 service list -t  查询所有服务以及参数类型

2、ros2  service call /clear std_srvs/srv/Empty {}   清除小乌龟行走数据

3、ros2 service call /spawn turtlesim/srv/Spawn "{x: 2, y: 2, theta: 0.0, name: 'turtle2'}"   创建另一只下海龟

5. 参数配置 (Param)

参数用于在运行时动态调整节点配置。

1、ros2 param list  查询所有参数，

指定查询：ros2 param list /sim

2、ros2 param get /sim  background_g   获取小海龟背景颜色值

3、ros2 param set /sim background_g  255   修改背景色为255

6. 动作监控 (Action)

动作用于长时间运行的任务，支持反馈和取消（如导航到目标点）。

1、查询动作接口

ros2 action list

2、查询节点中对应的action接口，就可以发送指令控制动作，例如：

7. 数据录制与回放 (Bag)

用于记录机器人运行时的传感器数据和状态，便于离线分析。

1、数据录制

ros2 bag record -a  # 录制所有话题
ros2 bag record /turtle1/pose /turtle1/cmd_vel  # 录制指定话题

2、回放数据

ros2 bag play <bag_file_name>