机械人开发四--ROS常用概念与Launch文件
一、ROS常用概念
1.1 ROS 的结构
ROS 中有一些很重要的基础概念：节点，节点管理器，工作空间，功能包等，知道这些基础概念对后续的 ROS 的学习和理解会有很大的帮助。工作空间 和 功能包 上一节一节讲过了，这里讲一下节点 与 节点管理器。
节点（node）：在ROS机械人中，每一个功能由每一个结点实现，而每个 节点 则对应功能包中的 一个可执行文件。节点管理器（master）：报告结点的注册信息，通过节点管理器，可以让节点和节点之间建立起联系。只有通过节点管理器注册，才能实现后续的节点间的通信。
1.2 ROS 话题通信
话题通信是ROS节点中最常用的通信方式。
话题的概念（topic）：节点可以发布消息到话题，也可以从话题订阅消息，一个节点可以订阅和发布多个话题。消息（message）：一个 ROS 数据类型，节点之间通过话题承载的消息来互相通信。
① 发布者
其部分C++实现代码如下：
代码意思是 创建一个名为“test_info_pub”的发布者，发布一个名为“/pub_name”的话题，话题的消息类型为“topic::type”,消息的队列长度为 20。在创建完发布者后，我们需要实体化发布者发送的数据类型。如下图所示：
创建消息数据后将数据以消息结构的形式发送出去，如下图所示：
② 订阅者
在发布者将消息发布出来之后，订阅者需要通过订阅话题去订阅发布者发布的信息，代码如下：
创建一个订阅者，订阅名为“/pub_name”的话题，队列长度20，注册回调函数“callback”。当接收到消息后调用回调函数进行处理接收的消息。如下图所示：
1.3 海龟仿真器 仿真 例程
① 输入 roscore 启动 ROS
roscore 随后会启动 节点管理器，节点管理器负责 ros 的节点注册，参数服务器，话题通信管理等等。
book@100ask:~$ roscore
程序运行
② 重新打开一个命令窗口，输入命令 rostopic list 查看节点列表
rostopic list
可以看到 跟随roscore一起启动的“/rosout”和“/rosout_agg”两个系统话题
③ 使用 rosrun 命令运行一个节点
rosrun turtlesim turtlesim_node
可以看到出现了一个海龟
④ 再开一个命令窗口，输入控制海龟运动的节点。
rosrun turtlesim turtle_teleop_key
这时你就可以通过键盘的↑↓←→控制海龟运动了
⑤ 随后在打开一个命令窗口，输入 rostopic list 命令。
rostopic list
可以看到对比之前多了/turtle1/cmd_vel,/turtle1/color_sensor,/turtle1/pose，这三个话题。
其分别对应 键盘控制节点的话题通信、海龟仿真器的颜色话题、海龟的位姿话题。
⑥ 输入命令分别查看相应的话题内容，命令如下：
rostopic echo /turtle1/cmd_vel
rostopic echo /turtle1/color_sensor
rostopic echo /turtle1/pose
⑦ 输入命令查看当前运行的话题，以及显示该话题的发布者和订阅者。
rosrun rqt_graph rqt_graph
窗口内显示当前运行的话题，可以看到话题名是/turtle1/cmd_vel，话题的发布者是“/teleop_turtle”，
话题的订阅者是“/turtlesim”。
二、Launch文件
2.1 功能
launch 路径下包含的是.launch 文件，launch 文件里面封装好了要运行的节点，写入的参数，加载的参数文件等等。
在前面运行海龟仿真器的例程时用到的都是 rosrun 命令，rosrun 命令每次只能运行一个节点，但是当运行一个机器人时要同时运行多个节点就需要用到 roslaunch 了，roslaunch 命令运行一个 launch 文件，一个 luanch 文件可以包多个节点。
文件的指令的结构是：
roslaunch 功能包名 launch文件名。
运行 roslaunch 命令时，会自动检测是否开启了 roscore，如果没有开启则自动开启 roscore。
其官方网址如下：
roslaunch
2.2 文件语法
语法为标签语言，具体列表如下：
launch 文件中的根元素采用 <launch> 标签定义，文件中的其他内容都必须包含在这个标签之中。如下：
<launch>
……
……
</launch>
启动 ROS 系统的核心是启动 ROS 节点，采用<node>标签定义，用法如下：
<node name="map_server_for_test" pkg="map_server" type="map_server" />
启动一个节点至少需要三个属性：name、pkg 和 type。
name:属性定义节点运行的名称，可自定义；pkg:属性定义节点所在的功能包名称；type:属性定义节点的可执行文件名称，也可以是.py 文件；
除了这三个标签属性外，另外还有一些其他的元素，例如：<param>、<arg>。这两个的作用都是写入参数，但是
param 是 ROS 系统运行中的参数，存储在参数服务器中。在 launch 文件中可以通过<param>标签加载 param。
launch 文件执行后，param 就加载到 ROS 的参数服务器上了。
arg 标签用来在 launch 文件中定义参数，arg 不储存在参数服务器中，不能提供给节点使用，只能在 launch 文件中使用。
<node>标签的属性列表如下：
| 属性 | 作用 |
|---|---|
| pkg | 节点所在的包名 |
| type | 可执行文件名 |
| name | 重定义节点名 |
| args | 传递参数 |
| output | 日志输出（log|screen） |
| respawn | “true”，如果节点失效则重启（默认是false） |
| required | “true”，如果节点失效则关闭整个launch文件（默认不设置） |
| ns | 在命名空间中运行此节点 |
launch 文件夹里面还有一个 inculde 文件夹，这个文件夹主要是存放一些被其他 launch 文件调用的 launch 文件 。如下图所示：
2.3 参数服务器
储存系统运行参数。使用命令和功能如下：
rosparam list： 列出参数服务器中的参数rosparam get： 获取参数rosparam set： 设置参数rosparam delete： 删除参数rosparam load： 从文件中加载参数到参数服务器rosparam dump： 将参数服务器的参数写入文件
2.4 节点分组与重命名标签
<group>：
使用 ① 将若干个节点划分进同一个命名空间
<group ns = “group_name”>
...
</group>
使用 ② 条件判断执行
<group if = “condition”>
...
</group>
<remap>：
<remap from = "/different_topic" to = "/needed_topic" />
到这里就结束啦！
