ROS学习笔记(五)---话题发布

1. 话题通信是什么

在ROS（机器人操作系统）中，话题通信是一种常用的通信机制，用于在不同的ROS节点之间传递消息。话题通信基于发布者-订阅者模式，其中一个节点（发布者）发布消息到一个特定的话题，而其他节点（订阅者）可以订阅该话题以接收消息。
下面用房东（发布）–租房平台（管理平台）–打工人（你）来举例发布和订阅的话题通信。在ROS话题通信模型中，涉及到三个角色：
（1）ROS Master（管理者–租房平台）：ROS Master是ROS系统中的中央管理节点。它负责协调和管理所有的ROS节点和话题。
（2）Talker（发布者–房东）：Talker是一个ROS节点，负责发布消息到特定的话题。Talker节点可以发布多个话题的消息，每个话题都有一个唯一的名称。它可以是机器人系统中的一个组件，例如传感器节点，或者是用户自定义的节点。Talker节点通过ROS Master注册自己，并向ROS Master宣布它发布的话题。
（3）Listener（订阅者–你）：Listener是另一个ROS节点，负责订阅话题并接收发布者发布的消息。Listener节点可以订阅一个或多个话题，它通过ROS Master找到对应的发布者节点，并与之建立通信连接。一旦建立连接，Listener节点就可以接收来自发布者节点的消息，并进行相应的处理。

上图参考了赵虚左老师的课程

2. 话题通信有什么用

以下是一些常见的ROS话题通信应用举例：

（1）机器人导航：在机器人导航中，机器人可以发布它的目标位置到一个话题，导航系统中的路径规划节点可以订阅该话题，接收目标位置信息，并计算机器人需要遵循的路径。

（2）物体识别和跟踪：当机器人需要识别和跟踪物体时，视觉系统可以发布检测到的物体位置和标识到一个话题，控制系统中的跟踪节点可以订阅该话题，接收物体信息，并相应地调整机器人的动作。

（3）传感器数据融合：当机器人使用多个传感器收集数据时，ROS话题通信可用于将不同传感器的数据进行融合和处理。例如，一个机器人可以发布来自视觉传感器、激光雷达和惯性测量单元（IMU）的数据到不同的话题，数据融合节点可以订阅这些话题，将不同传感器的数据进行融合，从而提供更准确和完整的感知信息。
3.编写话题通信（发布-订阅）的python案例
（1）任务要求：发布方每秒10次的频率发布消息，订阅方接收订阅消息后将信息打印输出。
（2）实现流程:

• 编写发布方实现
• 编写订阅方实现
• 为python文件添加可执行权限
• 编辑配置文件
• 编译并执行

（3）编写发布方实现
我们在之前的工作空间下面新建pub_sub文件夹作为发布-订阅的功能包，然后创建script文件夹，再新建一个demo01_pub_p.py的文件来编写发布方程序，记得打开python可执行权限，然后编辑配置文件CMakeLists.txt，怎么创建新的功能包等具体可见ROS学习笔记(二)

#! /usr/bin/env python
#coding:utf-8
"""
使用python实现消息发布：
    1.导包
    2.初始化ROS节点
    3.创建发布者对象；
    4.编写发布逻辑并发布数据。

"""
import rospy 
from std_msgs.msg import String #发布的消息类型

if __name__ =="__main__":
    #初始化ROS节点
    rospy.init_node("fangdong") #传入节点名称
    #创建发布者对象
    pub = rospy.Publisher("fangzi",String,queue_size=10)
    #编写发布逻辑并发布数据
    #创建数据
    msg = String()
    #制定频率发布,10Hz,每秒10次
    rate = rospy.Rate(10)
    #设置计数器
    count = 0
    
    rospy.sleep(3)
    #使用循环发布数据
    while not rospy.is_shutdown():
        msg.data = "hello" + str(count)
        #发布数据
        pub.publish(msg)
        rospy.loginfo("发布的数据是：%s" , msg.data)  #查看发布情况
        rate.sleep()
        count += 1
        
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crtl+B编译运行后，打开终端查看发布方结果

（4）编写订阅方实现
继续新建订阅方的python文件demo01_sub_p.py,打开python可执行权限，然后编辑配置文件CMakeLists.txt

#! /usr/bin/env python
#coding:utf-8
import rospy
from std_msgs.msg import String #发布的消息类型
"""
使用python实现消息发布：
    1.导包
    2.初始化ROS节点
    3.创建订阅者对象；
    4.回调函数处理数据
    5.spin()

"""
#回调函数
def doMsg(msg):
    rospy.loginfo("我订阅的数据：%s" ,msg.data)

if __name__ =="__main__":

    #2.初始化ROS节点
    rospy.init_node("dagongren")
    #3.创建订阅者对象；
    sub = rospy.Subscriber("fangzi",String,doMsg,queue_size=10)
    # 4.回调函数处理数据(执行回调函数)
    #5.spin()
    rospy.spin()

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(5)查看发布方和订阅方实现的效果
① 通过终端查看发布订阅情况。首先运行发布方的程序，然后再运行订阅方的程序

② 通过计算图查看发布订阅模式的节点
在上述两个程序运行的情况下，在打开一个新的终端，输入：rqt_graph，就可以查看节点关系

可以看到计算图中，左边“/fangdong”是我们的发布方节点，右边“/dagongren”就是我们的订阅方节点，他们通过“fangzi”这个话题来搭建通信。