ROS 2 参数使用

介绍

ROS 2 (Robot Operating System 2) 是一个为机器人开发提供支持的开源框架。它继承了 ROS 1 的优点，并且在架构上做了许多改进以支持分布式系统、实时性、安全性等要求。ROS 2 中的参数是用于配置节点行为的关键部分，允许我们动态调整和控制机器人系统的运行方式。

在这篇文章中，我们将探讨如何在 ROS 2 中使用 C++ 处理参数，详细讲解参数的声明、获取、设置以及使用场景。

ROS 2 参数概述

ROS 2 参数是一种键值对，键是参数的名称，值是对应的数据。参数的主要功能包括：

配置节点行为：通过调整参数，可以改变节点的运行模式或行为。
持久性：参数可以在节点运行期间被动态修改，而不会重启节点。
类型支持：ROS 2 支持多种数据类型作为参数，例如 int, float, bool, string, 以及数组类型。

参数声明与获取

在 ROS 2 中，参数是在节点内声明的。每个参数都有一个名称和类型，并且可以指定一个默认值。参数的声明和获取通常在节点的构造函数或 onInit 方法中完成。

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"

class MyNode : public rclcpp::Node {
public:
    MyNode() : Node("param_static_node") {
        // 声明参数
        this->declare_parameter<int>("param_int", 42);
        this->declare_parameter<std::string>("param_str", "default_value");

        // 获取参数
        int param_int;
        std::string param_str;

        this->get_parameter("param_int", param_int);
        this->get_parameter("param_str", param_str);

        RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "param_int: %d", param_int);
        RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "param_str: %s", param_str.c_str());
    }
};

int main(int argc, char **argv) {
    rclcpp::init(argc, argv);
    rclcpp::spin(std::make_shared<MyNode>());
    rclcpp::shutdown();
    return 0;
}

ros2 run <my_package> <my_node> --ros-args -p param_int:=100 -p param_str:="new_value"

在这里插入图片描述

在上面的示例中，我们声明了两个参数 param_int 和 param_str，并分别为它们指定了值 100 和 “new_value”。然后，我们使用 get_parameter 方法获取这些参数的值。

动态参数更新

在某些情况下，我们希望能够在节点运行时动态地更新参数值，而不需要重启节点。ROS 2 提供了参数事件回调机制，可以检测到参数的变化并做出相应的处理。

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "rcl_interfaces/msg/set_parameters_result.hpp"

class MyDynamicNode : public rclcpp::Node {
public:
    MyDynamicNode() : Node("param_dynamic_node") {
        // 声明参数
        this->declare_parameter<int>("dynamic_param", 10);

        // 添加参数更改回调
        parameter_callback_handle_ = this->add_on_set_parameters_callback(
            [this](const std::vector<rclcpp::Parameter> &params) {
                rcl_interfaces::msg::SetParametersResult result;
                result.successful = true;

                for (const auto &param : params) {
                    if (param.get_name() == "dynamic_param") {
                        RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "dynamic_param updated: %d", param.as_int());
                    }
                }
                return result;
            }
        );
    }

private:
    rclcpp::node_interfaces::OnSetParametersCallbackHandle::SharedPtr parameter_callback_handle_;
};

int main(int argc, char **argv) {
    rclcpp::init(argc, argv);
    rclcpp::spin(std::make_shared<MyDynamicNode>());
    rclcpp::shutdown();
    return 0;
}

ros2 run param <my_package> <my_node>

ros2 param set /<my_node> dynamic_param 60

在这里插入图片描述

在这个示例中，我们使用 add_on_set_parameters_callback 方法来添加参数更新的回调函数。每当 dynamic_param 参数被更新时，节点会通过日志输出新参数的值。

参数服务

ROS 2 中的每个节点都可以通过参数服务来获取、设置和列出参数。默认情况下，ROS 2 提供了三个服务：

get_parameters
set_parameters
list_parameters

这些服务可以通过命令行工具或其他节点进行调用。例如，使用 ros2 param 命令行工具，我们可以获取和设置节点参数：

ros2 param set /my_node param_int 100
ros2 param get /my_node param_int

参数的实际应用场景

在实际应用中，参数通常用于配置机器人系统的各种行为。以下是一些常见的使用场景：

传感器配置：例如设置激光雷达的扫描频率或分辨率。
控制算法：调整控制算法的增益或阈值。
通信配置：设置节点间的通信频率或数据传输格式。

结论

在 ROS 2 中使用参数可以使节点的配置更加灵活和动态，避免了硬编码和频繁重启带来的不便。通过 C++，我们可以轻松地声明、获取、更新参数，并利用参数事件回调机制处理参数的动态变化。

希望这篇文章能帮助你更好地理解和使用 ROS 2 参数。如果你正在开发一个 ROS 2 项目，尝试将参数集成到你的节点中，来提高系统的灵活性和可维护性。