ROS学习笔记6-理解主题

本文来源于：http://wiki.ros.org/ROS/Tutorials/UnderstandingTopics

ROS主题
假设turtlesim节点已经运行，打开一个新终端，使用如下命令运行键盘控制节点
```
$ rosrun turtlesim turtle_teleop_key
```
则终端会弹出来如下窗口：

表示从键盘读取输入来控制小海龟移动。
将焦点选中到该窗口，即可使用键盘上的方向键来移动小海龟。

下来我们来分析一下在这背后，发生了什么。
理解ROS主题（Topic）
上面有两个节点：turtlesim和turtle_teleop_key，他们通过ROS主题来进行通信。其中，turtle_teleop_key将键盘点击信息发布到消息中，turtlesim节点通过订阅该主题来接收键盘点击信息。
1. 　使用rqt_graph
  ROS提供了可视化工具，rqt_graph来查看ROS系统中运行了什么东西。该工具属于rqt_graph包，我们可以通过如下命令安装该包。
```
$ sudo apt-get install ros-<distro>-rqt
$ sudo apt-get install ros-<distro>-rqt-common-plugins
```
  其中，distro为ROS发行版本，本教程中使用kinetic版本。
  然后在新终端中运行：
```
$ rosrun rqt_graph rqt_graph
```
  则会出现如下界面：
  
  如果将鼠标放在/turtle1/cmd_vel上，则界面中两个椭圆会颜色会发生如下变化：
  
  其中，变为红色的主题（Topics），蓝色和绿色的为节点（Nodes），其中蓝色为该主题的发布节点，绿色为该主题的订阅节点。
2. rostopic
  ROS提供了rostopic命令来查看主题相关的信息。
  rostopic有一些子命令，可以使用rostopic -h查看，如下所示：
3. rostopic echo
  其中，rostopic echo命令可以打印主题消息。语法如下：
```
rostopic echo [topic]
```
  例如我们之前用rqt_graph查看到一个主题：/turtle1/cmd_vel，我们可以用如下命令来查看该中主题中的消息：
  
  如上图所示，运行了
```
rostopic echo /turtle1/cmd_vel
```
  之后，将焦点中选中到键盘节点的窗口，点击方向键，则可以打印出该主题的消息内容。
  现在如果再运行rqt_graph，则显示如下：
  
  可以看出来多了一个节点来订阅/turtle1/cmd_vel主题，该节点即为rostopic echo节点。
4. rostopic list
  rostopic list命令可以列出当前订阅或发布的主题，用法如下：
  
  若使用-v选项，则会列出来当前订阅和发布主题的完整信息。
5. rostopic type
  节点之前通过订阅和发布主题来进行通信，而发送和接收的数据需要是同一类型的消息，通信的内容形式即为消息（Message）。
  这些消息的类型可以通过rostopic type命令查看，该命令用法为：
```
rostopic type [topic]
```
  例如，我们可以查看/turtle1/cmd_vel中的消息类型：
  
  该主题的消息类型为：geometry_msgs/Twist。
  可以使用如下命令查看该消息类型的数据成员：
```
spy@spy-pc:~$ rosmsg show geometry_msgs/Twist
geometry_msgs/Vector3 linear
  float64 x
  float64 y
  float64 z
geometry_msgs/Vector3 angular
  float64 x
  float64 y
  float64 z
```
  可以看出来该消息类型包含两个向量Vector3类型的结构体，分别表示速度和角速度。
6. rostopic pub
  rostopic pub命令可以直接发布ros主题的消息。该命令用法如下：
```
rostopic pub [topic] [msg_type] [args]
```
  例如：
```
rostopic pub -1 /turtle1/cmd_vel geometry_msgs/Twist -- '[2.0, 0.0, 0.0]' '[0.0, 0.0, 1.8]'
```
  该命令表示发布类型为geometry_msgs/Twist的消息到/turtle1/cmd_vel主题，该消息参数为：'[2.0, 0.0, 0.0]' '[0.0, 0.0, 1.8]'表示速度为向前2.0，角速度为1.8，-1表示只发布一次消息。
  这组参数使用的是YAML语法，关于该语法的更多信息请参考YAML command line documentation.
  两个短杠--表示，后面的均是参数，不是选项，以防止解析器解析错误，例如含有符号的参数，如不加区分，解析器可能会按照选项来解析。
  在该命令下，小乌龟移动界面如下图所示：
  
  可以看出，小乌龟大约移动了1/4段圆弧。
  为了使小乌龟持续移动，我们需要持续发布该消息，需要加入持续发布消息的频率参数，该参数可以使用-r选项指定，例如使用如下语句：
```
rostopic pub /turtle1/cmd_vel geometry_msgs/Twist -r 1 -- '[2.0, 0.0, 0.0]' '[0.0, 0.0, -1.8]'
```
  就可以让乌龟持续转圈：
  
  再使用rqt_graph查看主题：
  
  可以看出来多了一个节点来发布/turtle1/cmd_vel主题到/turtlesim节点的。
7. 消息数据的可视化
  1. 　rostopic hz
    rostopic hz命令可以查看一个主题的发布频率，例如：
```
rostopic hz /turtle1/pose
subscribed to [/turtle1/pose]
average rate: 62.485
	min: 0.004s max: 0.028s std dev: 0.00250s window: 63
average rate: 62.495
	min: 0.004s max: 0.028s std dev: 0.00180s window: 125
average rate: 62.489
	min: 0.004s max: 0.028s std dev: 0.00149s window: 188
average rate: 62.495
	min: 0.002s max: 0.029s std dev: 0.00181s window: 250
average rate: 62.500
	min: 0.002s max: 0.029s std dev: 0.00175s window: 313
average rate: 62.501
	min: 0.002s max: 0.029s std dev: 0.00190s window: 375
average rate: 62.501
	min: 0.002s max: 0.029s std dev: 0.00176s window: 438
average rate: 62.501
	min: 0.002s max: 0.029s std dev: 0.00166s window: 501
average rate: 62.501
	min: 0.002s max: 0.029s std dev: 0.00165s window: 563
average rate: 62.502
	min: 0.002s max: 0.029s std dev: 0.00175s window: 626
average rate: 62.498
	min: 0.002s max: 0.029s std dev: 0.00178s window: 688
average rate: 62.501
	min: 0.002s max: 0.029s std dev: 0.00171s window: 751
average rate: 62.498
	min: 0.002s max: 0.029s std dev: 0.00165s window: 813
average rate: 62.501
	min: 0.002s max: 0.029s std dev: 0.00159s window: 876
average rate: 62.500
	min: 0.002s max: 0.029s std dev: 0.00158s window: 938
average rate: 62.499
	min: 0.002s max: 0.029s std dev: 0.00153s window: 1001
average rate: 62.499
	min: 0.002s max: 0.029s std dev: 0.00149s window: 1064
average rate: 62.500
	min: 0.002s max: 0.029s std dev: 0.00147s window: 1126
average rate: 62.499
	min: 0.001s max: 0.032s std dev: 0.00161s window: 1189
average rate: 62.499
	min: 0.001s max: 0.032s std dev: 0.00162s window: 1251
average rate: 62.499
	min: 0.001s max: 0.032s std dev: 0.00159s window: 1314
average rate: 62.501
	min: 0.001s max: 0.032s std dev: 0.00155s window: 1376
average rate: 62.500
	min: 0.001s max: 0.032s std dev: 0.00152s window: 1439
average rate: 62.500
	min: 0.001s max: 0.032s std dev: 0.00149s window: 1501
average rate: 62.500
	min: 0.001s max: 0.032s std dev: 0.00147s window: 1564
average rate: 62.500
	min: 0.001s max: 0.032s std dev: 0.00145s window: 1627
average rate: 62.499
	min: 0.001s max: 0.032s std dev: 0.00142s window: 1689
average rate: 62.500
	min: 0.001s max: 0.032s std dev: 0.00140s window: 1752
average rate: 62.444
	min: 0.001s max: 0.041s std dev: 0.00155s window: 1813
```
    可以看出，turtlesim节点发布的/turtle1/pose主题频率约为62Hz，并且给出了统计特性，最大值，最小值和方差。
  2. rqt_plot
    该命令会把消息数据绘图：
```
rosrun rqt_plot rqt_plot
```
    会弹出rqt_plot的界面，然后在界面中Topic后面的文本框中输入主题名，例如输入：/turtle1/pose然后就会显示/turtle1/pose主题中的消息数据曲线。

ROS学习笔记6-理解主题

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