机器人操作系统入门（七）rospy客户端库

参考资料：

https://www.icourse163.org/course/ISCAS-1002580008?tid=1003713012　　//中国大学MOOC

https://www.bilibili.com/video/av23401751　　//B站

《ROS操作系统入门讲义》PDF下载

链接：https://pan.baidu.com/s/1OCja2WLDRnjYXMrpnZ3-sQ
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第七章 rospy

一、rospy VS roscpp

1、位于 /opt/ros/kinetic/lib/python2.7/dist-packages/rospy //可以视为一个python的模块

2、区别

（1）rospy没有一个NodeHandle，创建publisher、subscriber等操作都被直接封装成了rospy中的函数或类，调用起来简单直观

（2）一些接口的命名不一致

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注：

相比于C++的开发，用Python来写ROS程序开发效率大大提高
但Python的执行效率较低，同样一个功能用Python运行的耗时会高于C++。因此我们开发SLAM、路径规划、机器视觉等方面的算法时，往往优先选择C++
ROS中绝大多数基本指令，例如 rostopic, roslaunch 都是用python开发的，简单轻巧

二、ROS中Python代码的组织方式

1、单独的python脚本：放于script/路径下 //适用于简单程序

your_package

——scripts/

————your_script.py

2、Python模块 //体量较大的程序

your_package

——src/

————your_package/

——————_init_.py

——————modulefiles.py

——scripts/

————your_script.py

——setup.py

注：

在src下建立一个与package同名的文件夹，存放_init_.py和模块文件
常用的ROS命令，大多数其实都是一个个Python模块，源代码存放在ros_comm仓库的tools路径下：https://github.com/ros/ros_comm/tree/lunar-devel/tools

三、rospy常用API

1、Node相关

2、Topic相关

（1）函数

（2）Publisher类

（3）Subscriber类

3、Service相关

（1）函数

（2）Service类（server）

（3）ServiceProxy类（client）

4、Param相关

（1）函数

5、时钟相关

（1）函数

（2）Time类

（3）Duration类

（4）Rate类

四、topic in rospy

1、自定义消息及模块生成

（1）gps.msg的定义：

string state　　#工作状态
float32 x　　#x坐标　　
float32 y　　#y坐标

（2）消息模块生成：创建的msg在catkin_make之后会在~/catkin_ws/devel/lib/python2.7/dist-packages/topic_demo下生成msg模块（module）；随后可以在python程序中通过 from topic_demo import gps 进行调用

2、消息发布节点

（1）topic_demo/scripts/pytalker.py：

（2）与C++的区别

rospy中没有设计NodeHandle句柄，创建topic、service等等操作都直接用rospy里对应的方法
rospy中节点的初始化不一定得放在程序的开头，在Publisher建立后再初始化也没问题
消息的创建更加简单，比如gps类型的消息可以直接用类似于构造函数的方式 gps(state,x,y) 来创建
日志的输出方式不同：C++中是 ROS_INFO() ，而Python中是 rospy.loginfo()
判断节点是否关闭的函数不同：C++用的是 ros::ok() 而Python中的接口是 rospy.is_shutdown()

注：roscpp和rospy的接口并不一致；ROS2中解决了这个问题，不同的客户端库rclcpp和rclpy等都是基于共同的核心ROS客户端库rcl来开发的

3、消息订阅节点

（1）topic_demo/scripts/pylistener.py：

（2）与C++区别：rospy里没有 spinOnce() ，只有spin()

注：建立完talker和listener之后，经过 catkin_make ，就完成了python版的topic通信模型

Python是解释性语言，不需要使用Cmake进行编译，可以直接运行，但是“message_generation”需要经过Cmake编译，生成msg类型

五、service in rospy

1、srv文件 Greeting.srv

string name
int32 age
---
string feedback

注：必须先修改CMakeLists.txt文件，随后catkin编译系统会自动构建自定义的msg、srv和action文件，生成对应的C++、Python、LISP等语言下可用的库或模块

建立了一个msg或srv文件，不可以直接在程序中使用，必须在 CMakeLists.txt 中添加关于消息创建、指定消息/服务文件那几个宏命令

2、提供服务节点（server）

（1）service_demo/scripts/server_demo.py：

（2）与C++区别：server端的处理函数　　

C++的handle_function()传入的参数是整个srv对象的request和response两部分，返回值是bool型，显示这次服务是否成功地处理

Python的handle_function()传入的只有request，返回值是response

3、服务请求节点（client）

（1）service_demo/scripts/client_demo.py：

六、param与time

1、相比roscpp中有两套对param操作的API，rospy关于param的函数就显得简单多了，包括了增删查改等：

　　rospy.get_param() ， rospy.set_param() ， rospy.has_param() ， rospy.delete_param() ， rospy.search_param() ， rospy.get_param_names()

2、param_demo：

3、时钟：rospy中的关于时钟的操作和roscpp是一致的，都有Time、Duration和Rate三个类　　//Time标识的是某个时刻，如22:00；而Duration表示的是时长，如一周；

Time和Duration结构相同：

int32 secs　　#秒
int32 nsecs　　#纳秒

（1）创建Time和Duration：都是 _init_(self,secs=0, nsecs=0) ,指定秒和纳秒

time_now1 = rospy.get_rostime() #当前时刻的Time对象 返回Time对象
time_now2 = rospy.Time.now() #同上
time_now3 = rospy.get_time() #得到当前时间，返回float 4单位秒
time_4 = rospy.Time(5) #创建5s的时刻
duration = rospy.Duration(3*60) #创建3min时长

注：于Time、Duration之间的加减法和类型转换，和roscpp中的完全一致

4、sleep

duration.sleep() #挂起
rospy.sleep(duration) #同上，这两种方式效果完全一致
loop_rate = Rate(5) #利用Rate来控制循环频率
while(rospy.is_shutdown()):
loop_rate.sleep() #挂起，会考虑上次loop_rate.sleep的时间

注：Rate类中的sleep主要用来保持一个循环按照固定的频率，会考虑上次sleep的时间，从而使整个循环严格按照指定的频率

5、定时器Timer：不是用句柄来创建，而是直接 rospy.Timer(Duration, callback) ，第一个参数是时长，第二个参数是回调函数

def my_callback(event):　　#回调函数的传入值是 TimerEvent 类型
　　print 'Timer called at ' + str(event.current_real)

rospy.Timer(rospy.Duration(2), my_callback) #每2s触发一次callback函数
rospy.spin()　　#触发回调函数

注：TimerEvent 类型包括以下属性

rospy.TimerEvent
    last_expected
    理想情况下为上一次回调应该发生的时间
    last_real
    上次回调实际发生的时间
    current_expected
    本次回调应该发生的时间
    current_real
    本次回调实际发生的时间
    last_duration
    上次回调所用的时间（结束-开始）

机器人操作系统入门（七）rospy客户端库

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