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四、ROS运行管理

四、ROS运行管理

本章主要为解决多级层深的ROS系统中，关联不同功能包，启动繁多ROS节点，功能包、节点、话题、参数重名以及不同主机之上的节点之间的通信问题；

掌握元功能包使用语法；
掌握launch文件的使用语法；
理解什么是ROS工作空间覆盖，以及存在什么安全隐患；
掌握节点名称重名时的处理方式；
掌握话题名称重名时的处理方式；
掌握参数名称重名时的处理方式；
能够实现ROS分布式通信。

1.ROS元功能包

元功能包（metapackage）是Linux的一个文件管理系统的概念。是ROS中的一个虚包，里面没有实质性的内容，但是它依赖了其他的软件包，通过这种方法可以把其他包组合起来。

作用：

元功能包依赖于ROS中的其他一些功能包，安装该包时会一并安装其他依赖；

实现流程:

右键src选择Create Catkin Package;
输入功能包名字 plumbing_my，添加功能包依赖处无所依赖的功能包，直接回车后在package.xml中添加依赖包：

<exec_depend>plumbing_pub_sub</exec_depend>
<exec_depend>plumbing_server_client</exec_depend>
<exec_depend>plumbing_param_server</exec_depend>

添加元功能包请求：

<export>
 <!-- Other tools can request additional information be placed here -->
 <metapackage/>
</export>

修改 CMakeLists.txt,内容如下:
```
cmake_minimum_required(VERSION 3.0.2)
project(demo)
find_package(catkin REQUIRED)
catkin_metapackage()
```
注意：该 CMakeLists.txt 中最后一行不可以有换行，保证只有四行代码，其中第二行是功能包的名字。

编译运行即可；

2.ROS节点运行管理launch文件

launch 文件是一个 XML 格式的文件，可以启动本地和远程的多个节点，还可以在参数服务器中设置参数；
作用：

简化节点的配置与启动，提高ROS程序的启动效率

使用：
以小乌龟为例：

新建launch文件
在功能包下添加 launch目录, 目录下新建 xxxx.launch 文件，编辑 launch 文件：

<launch>
    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node"     name="myTurtle" output="screen" />
    <node pkg="turtlesim" type="turtle_teleop_key"  name="myTurtleContro" output="screen" />
</launch>

调用launch文件

roslaunch 包名 xxx.launch

**注意:**roslaunch 命令执行launch文件时，会自动判断是否存在roscore，如果没有则调用 roscore；ctrl+shift+~快速启动终端

2.1 launch文件—launch标签

标签是所有 launch 文件根标签，充当其他标签的容器

属性：

deprecated = “弃用声明”

作用：

告知用户当前 launch 文件已经弃用 ,不会运行

子集标签：

所有其它标签都是launch的子级

代码示例：

<launch deprecated = "当前版本已经过时，请停止使用！">
    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node"     name="myTurtle" output="screen" />
    <node pkg="turtlesim" type="turtle_teleop_key"  name="myTurtleContro" output="screen" />
</launch>

2.2 launch文件—node标签

标签用于指定 ROS 节点，是最常见的标签，需要注意的是: roslaunch 命令不能保证按照 node 的声明顺序来启动节点(节点的启动是多进程的)

属性：

属性	功能
pkg=“包名”	节点所属的包
type=“nodeType”	节点类型(与之相同名称的可执行文件)
name=“nodeName”	节点名称(在 ROS 网络拓扑中节点的名称)
args=“xxx xxx xxx” (可选)	将参数传递给节点
machine=“机器名”	在指定机器上启动节点
respawn=“true\|false” (可选)	如果节点退出，是否自动重启
respawn_delay=" N" (可选)	如果 respawn 为 true, 那么延迟 N 秒后启动节点
required=“true\|false” (可选)	该节点是否必须，如果为 true,那么如果该节点退出，将杀死整个 roslaunch
ns=“xxx” (可选)	在指定命名空间 xxx 中启动节点
clear_params=“true\|false” (可选)	在启动前，删除节点的私有空间的所有参数
output=“log\|screen” (可选)	日志发送目标，可以设置为 log 日志文件，或 screen 屏幕,默认是 log

子集标签：

env 环境变量设置
remap 重映射节点名称
rosparam 参数设置
param 参数设置

代码示例：

<?xml version="1.0"?>
<launch>
<!-- <launch deprecated="此文件已经过时，不建议使用！"> -->

    <!-- 启动的节点 -->
    <!-- respawn="true" 节点关闭后自动重启 -->
    <!-- respawn_delay="10" 在respawn设置为true后可以通过delay延时自动启动节点  -->
    <!-- required="true"  节点退出后关闭整个roslaunch -->
    <!-- 当上述三个在一行时，可能会出现错误提示The traceback for the exception was written to the log file -->
    <!-- ns="hello"可以在指定命名空间启动节点  避免重名问题 -->
    <node name="my_turtlesim" pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" output="screen" />

    <!-- 键盘控制节点 -->
    <node name="my_key" pkg="turtlesim" type="turtle_teleop_key" output="screen"/>


</launch>

2.3launch文件—include标签

属性：

file=“$(find 包名)/xxx/xxx.launch”

要包含的文件路径
ns=“xxx” (可选)

在指定命名空间导入文件

作用：

用于将其他xml 格式的 launch 文件导入到当前文件

子集标签：

env 环境变量设置
arg 将参数传递给被包含的文件

代码示例：

<launch>
    <!-- 包含文件路径   $(find 功能包名)/xxx/yyy.launch   -->
    <include file="$(find launch01_basic)/launch/start_turtle.launch"/>
</launch>

2.4launch文件—remap标签

属性：

file=“$(find 包名)/xxx/xxx.launch”

要包含的文件路径
ns=“xxx” (可选)

在指定命名空间导入文件

作用：

用于话题重新命名

子集标签：

代码示例：

<?xml version="1.0"?>
<launch>
<!-- <launch deprecated="此文件已经过时，不建议使用！"> -->

    <!-- 启动的节点 -->
    <!-- respawn="true" 节点关闭后自动重启 -->
    <!-- respawn_delay="10" 在respawn设置为true后可以通过delay延时自动启动节点  -->
    <!-- required="true"  节点退出后关闭整个roslaunch -->
    <!-- 当上述三个在一起时，会出现错误提示The traceback for the exception was written to the log file -->
    <!-- ns="hello"可以在指定命名空间启动节点  避免重名问题 -->
    <node name="my_turtlesim" pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" output="screen" >
        <remap from="/turtle1/cmd_vel" to="/cmd_vel"/>
    </node>
    <!-- 键盘控制节点 -->
    <node name="my_key" pkg="turtlesim" type="turtle_teleop_key" output="screen"/>   
</launch>

代码实现功能：

ros自带键盘控制节点发送话题名称为/cmd_vel，而乌龟gui订阅的是/turtle1/cmd_vel，因为话题名称不一致，所以并不能直接用键盘控制节点控制乌龟gui，因此需要将生成乌龟gui的节点node标签重新定义一下话题名称即将/turtle1/cmd_vel改为/cmd_vel"；可以使用rostopic list查看当前话题通讯列表。

使用rqt_graph可以更清晰获取当前话题通讯情况

2.5launch文件—param标签

属性：

name=“命名空间/参数名”

参数名称，可以包含命名空间
value=“xxx” (可选)

定义参数值，如果此处省略，必须指定外部文件作为参数源
type=“str | int | double | bool | yaml” (可选)

指定参数类型，如果未指定，roslaunch 会尝试确定参数类型，规则如下:
- 如果包含 ‘.’ 的数字解析未浮点型，否则为整型
- “true” 和 “false” 是 bool 值(不区分大小写)
- 其他是字符串

作用：

应用于在参数服务器上设置参数，参数源可以在标签中用value定义，也可也使用外部文件加载，在node标签中时，相当于私有命名空间

子集标签：

代码示例：

<?xml version="1.0"?>
<launch>
<!-- <launch deprecated="此文件已经过时，不建议使用！"> -->

    <!-- 启动的节点 -->
    <!-- respawn="true" 节点关闭后自动重启 -->
    <!-- respawn_delay="10" 在respawn设置为true后可以通过delay延时自动启动节点  -->
    <!-- required="true"  节点退出后关闭整个roslaunch -->
    <!-- 当上述三个在一起时，会出现错误提示The traceback for the exception was written to the log file -->
    <!-- ns="hello"可以在指定命名空间启动节点  避免重名问题 -->
    <!-- param标签 使用：向参数服务器设置参数 -->
    <!-- param标签格式1 会在参数前私有命名，node节点名称 -->
    <param name="param_A"  type="int" value="100"/>
    <node name="my_turtlesim" pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" output="screen" >
        <remap from="/turtle1/cmd_vel" to="/cmd_vel"/>
        <!-- param标签格式2 launch目录下，node标签外 -->
        <param name="param_B" type="double" value="3.14"/>
    </node>
    <!-- 键盘控制节点 -->
    <node name="my_key" pkg="turtlesim" type="turtle_teleop_key" output="screen"/>   
</launch>

代码实现功能：

在param参数中设置参数，可以在rosparam list查看，通过rosparam get /xxx获取参数

2.6launch文件—rosparam标签

属性：

command=“load | dump | delete” (可选，默认 load)

加载、导出或删除参数
file=“$(find xxxxx)/xxx/yyy…”

加载或导出到的 yaml 文件
param=“参数名称”
ns=“命名空间” (可选)

作用：

从yaml文件导入参数，或者将参数导出倒yaml文件，也可也用于删除参数，如果在node标签下定义，则会被视为私有

子集标签：

代码示例：

start_turtle.launch

<?xml version="1.0"?>
<launch>
    <!-- <launch deprecated="此文件已经过时，不建议使用！"> -->

    <!-- 启动的节点 -->
    <!-- respawn="true" 节点关闭后自动重启 -->
    <!-- respawn_delay="10" 在respawn设置为true后可以通过delay延时自动启动节点  -->
    <!-- required="true"  节点退出后关闭整个roslaunch -->
    <!-- 当上述三个在一起时，会出现错误提示The traceback for the exception was written to the log file -->
    <!-- ns="hello"可以在指定命名空间启动节点  避免重名问题 -->
    <!-- param标签 使用：向参数服务器设置参数 -->
    <!-- param标签格式1 launch目录下，node标签外 -->
    <param name="param_A" type="int" value="100"/>
    <!-- rosparam 使用：操作参数服务器数据 -->
    <!-- rosparam格式1： launch 下，node 外 -->
    <!-- 加载参数 -->
    <rosparam command="load" file="$(find launch01_basic)/launch/params.yaml"/>

    <!-- 导出参数 -->
    <!-- <rosparam command="dump" file="$(find launch01_basic)/launch/params_out.yaml"/> -->

    
    <node name="my_turtlesim" pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" output="screen">
        <remap from="/turtle1/cmd_vel" to="/cmd_vel"/>
        <!-- param标签格式2 node标签内  会在参数前私有命名，node节点名称-->
        <param name="param_B" type="double" value="3.14"/>
        <!--rosparam格式2： node 内 -->
        <rosparam command="load" file="$(find launch01_basic)/launch/params.yaml"/>

    </node>
    <!-- 键盘控制节点 -->
    <node name="my_key" pkg="turtlesim" type="turtle_teleop_key" output="screen"/>
</launch>

dump.launch

<?xml version="1.0"?>
<launch>
    <rosparam command="dump" file="$(find launch01_basic)/launch/params_out.yaml"/>
    <!-- 删除参数 -->
    <rosparam command="delete" param="bg_B"/> 
</launch>

代码实现功能：

在param参数中用rosparam指令设置参数，可以在rosparam list查看，通过rosparam get /xxx获取参数

注意：

1.yaml文件中三原色设置时，冒号后面要加一个空格，否则会报错

2.rosparam 存在优先级，会先进行rosparam的运行，因此如果导出数据并非目标参数，可以设置另一个launch文件专门用于导出yaml文件

2.7launch文件—group标签(组)

属性：

ns=“名称空间” (可选)
clear_params=“true | false” (可选)

启动前，是否删除组名称空间的所有参数(慎用…此功能危险)

作用：

可以对节点分组，具有 ns 属性，可以让节点归属某个命名空间

子集标签：

除了launch 标签外的其他标签

代码示例：

turtles.launch

<?xml version="1.0"?>
<launch>

    <!-- 同时启动两队乌龟GUI以及键盘控制节点 -->
    <group ns="first">
        <node name="my_turtlesim" pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" output="screen"/>
        <node name="my_key" pkg="turtlesim" type="turtle_teleop_key" output="screen"/>
    </group>
    <group ns="second">
        <node name="my_turtlesim" pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" output="screen"/>
        <node name="my_key" pkg="turtlesim" type="turtle_teleop_key" output="screen"/>
    </group>
</launch>

代码实现功能：

分组后，虽然两个gui重名，但是不会发生后启动的一个把前一个程序停掉

2.8launch文件—arg标签

属性：

name=“参数名称”
default=“默认值” (可选)
value=“数值” (可选)

不可以与 default 并存
doc=“描述”

参数说明

作用：

用于动态传参，类似于函数的参数，可以增强launch文件的灵活性

子集标签：

代码示例：

turtles.launch

<?xml version="1.0"?>
<launch>

    <!-- 演示arg的使用，需要设置多个参数，参数使用的是同一个值（小车长度） -->
    <!-- <param name="A" value="0.5"/>
    <param name="B" value="0.5"/>
    <param name="C" value="0.5"/> -->

    <arg name="car_length" default="0.55"/>
    
    <param name="A" value="$(arg car_length)"/>
    <param name="B" value="$(arg car_length)"/>
    <param name="C" value="$(arg car_length)"/>
</launch>

代码实现功能：

类似于声明一个全局变量并赋值，后续可以直接更改变量值，省去逐行修改的功夫

动态传参功能：

roslaunch launch01_basic arg.launch car_length:=0.6

3.ROS工作空间覆盖问题

尽量避免出现ROS工作空间覆盖的问题

**问题描述：**不同工作空间内，可能会存在功能包重名的情况，此时如果调用该名称功能包可能会出现调用错误路径功能包，调用时可能会出现混淆；

原因分析：ROS会解析隐藏文件夹.bashrc文件，并生成 ROS包路径，路径信息将按照 .bashrc 中配置的工作空间顺序安排路径优先级，即最后一次配置的优先级最高，越向上的优先级越低，可以通过echo命令查看当前路径优先级，在前面的优先级高，程序调用时会优先使用。示例代码如下：

echo $ROS_PACKAGE_PATH

**结论：**功能包重名时，会存在调用的优先级，即最后配置的会优先执行，可以通过 ROS_PACKAGE_PATH 来查看

BUG 说明:

当在 .bashrc 文件中 source 多个工作空间后，可能出现的情况，在 ROS PACKAGE PATH 中只包含两个工作空间，可以删除自定义工作空间的 build 与 devel 目录，重新 catkin_make，然后重新载入 .bashrc 文件，问题解决

4.ROS节点名称重复

需要启动重名节点或者同一个节点启动多次时应该注意ROS节点名称重复问题

**概念：**命名空间就是为名称添加前缀，名称重映射是为名称起别名。这两种策略都可以解决节点重名问题，两种策略的实现途径有多种:

rosrun 命令
launch 文件
编码实现

以上三种途径都可以通过命名空间或名称重映射的方式，来避免节点重名，本节将对三者的使用逐一演示，三者要实现的需求类似。

4.1rosrun设置命名空间与重映射

4.1.1rosrun 设置命名空间

语法: rosrun 包名节点名 __ns:=新名称

代码示例：

rosrun turtlesim turtlesim_node __ns:=ergouzi

rosrun turtlesim turtlesim_node __ns:=dagouzi

两个节点都可以正常运行；

4.1.2rosrun 名称重映射

语法: rosrun 包名节点名 __name:=新名称

代码示例：

rosrun turtlesim  turtlesim_node __name:=daqiang

rosrun turtlesim  turtlesim_node __name:=xiaoqiang

两个节点都可以正常运行；

4.1.3rosrun 命名空间与名称重映射叠加使用

语法: rosrun 包名 节点名 __ns:=新名称 __name:=新名称

代码示例：

rosrun turtlesim  turtlesim_node __ns:=ergouzi __name:=daqiang

rosrun turtlesim  turtlesim_node __ns:=dagouzi __name:=xiaoqiang

两个节点都可以正常运行；

甚至可以直接用  rosrun turtlesim  turtlesim_node /turtlesim_node:=daqiang  即/节点名称：=新名称

4.2launch文件设置命名空间与重映射

launch 文件的使用语法时，在 node 标签中有两个属性: name 和 ns，二者分别是用于实现名称重映射与命名空间设置的。使用launch文件设置命名空间与名称重映射也比较简单。

launch文件：

<?xml version="1.0"?>
<launch>
    <node name="turtlesim" pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" output="screen"/>
    <!-- 名称重映射 -->
    <node name="t1" pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" output="screen"/>
    <!-- 命名空间 -->
    <node name="turtlesim" ns="ergouzi" pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" output="screen"/> 
    <!-- 命名空间 + 名称重映射 -->
    <node name="t2" ns="dagouzi" pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" output="screen"/> 
</launch>

在launch文件中的node标签中，name属性是必须存在的，ns命名空间是可选的；

运行结果：

rosnode list

/dagouzi/t2
/ergouzi/turtlesim
/rosout
/t1
/turtlesim

从这里也可看出node标签调用其实并不严格按照程序编写顺序执行；可能按照倒过来的调用顺序；

4.3编码设置命名空间与重映射

如果自定义节点实现，那么可以比较灵活的实现设置命名空间以及名称重映射；

4.3.1 C++ 实现:重映射

4.3.1.1名称别名设置

核心代码:ros::init(argc,argv,"zhangsan",ros::init_options::AnonymousName);

4.3.1.2执行

会在名称后面添加时间戳。

4.3.2 C++ 实现:命名空间

4.3.2.1命名空间设置

核心代码

  std::map<std::string, std::string> map;
  map["__ns"] = "xxxx";
  ros::init(map,"wangqiang");
Copy

4.3.2.2执行效果

节点名称设置了命名空间。

ROS系列：第四章（三）

文章目录

四、ROS运行管理

1.ROS元功能包

2.ROS节点运行管理launch文件

2.1 launch文件—launch标签

2.2 launch文件—node标签

2.3launch文件—include标签

2.4launch文件—remap标签

2.5launch文件—param标签

2.6launch文件—rosparam标签

2.7launch文件—group标签(组)

2.8launch文件—arg标签

3.ROS工作空间覆盖问题

4.ROS节点名称重复

4.1rosrun设置命名空间与重映射

4.1.1rosrun 设置命名空间

4.1.2rosrun 名称重映射

4.1.3rosrun 命名空间与名称重映射叠加使用

4.2launch文件设置命名空间与重映射

4.3编码设置命名空间与重映射

4.3.1 C++ 实现:重映射

4.3.1.1名称别名设置

4.3.1.2执行

4.3.2 C++ 实现:命名空间

4.3.2.1命名空间设置

4.3.2.2执行效果

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