ROS学习笔记11——ROS中的重名问题

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一、ros功能包重名——ros工作空间覆盖

功能包重名时，会按照 ROS_PACKAGE_PATH 查找，在前的会优先执行。ROS 会解析 .bashrc 文件，并生成 ROS_PACKAGE_PATH ROS包路径，即调用功能包的顺序，该变量中按照 .bashrc 中配置设置工作空间优先级，且ROS_PACKAGE_PATH 中的值，和 .bashrc 的配置顺序相反（后配置的优先级更高）

当然，功能包出现重名时，会出现安全隐患。比如，工作空间A、B下有重名功能包PKG，而B在配置文件中的优先级更高，则在刷新环境变量时，B会将A覆盖。此时即使use_PKG的实现依赖于A中的PKG，但是按照ROS工作空间覆盖的原则，实际执行时将会调用工作空间B的PKG，从而导致执行异常，出现安全隐患。

二、ros节点重名

C++初始化节点时通过API：ros::init(argc,argv,"xxxx");来定义节点名称。在ROS的网络拓扑中，是不可以出现重名的节点的，因为假设可以重名存在，那么调用时会产生混淆，这也就意味着，不可以启动重名节点或者同一个节点启动多次，的确，在ROS中如果启动重名节点的话，之前已经存在的节点会被直接关闭。

但是如果需要同时多次开启两个同名的节点，在ROS中给出的解决策略是使用命名空间或名称重映射。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。

2.1 rosrun设置命名空间与重映射

2.1.1 rosrun设置命名空间
语法：rosrun 包名 节点名 __ns:=新名称

以启动两个小乌龟节点为例：

rosrun turtlesim turtlesim_node __ns:=/first

rosrun turtlesim turtlesim_node __ns:=/second

这样两个同名的节点就可以同时运行了。可以通过rosnode list查看节点信息：

/first/turtlesim
/second/turtlesim

 很明显，两个同名节点是以在不同命名空间下运行的形式（加前缀）实现同时启动的。

2.1.2 rosrun名称重映射
语法: rosrun 包名 节点名 __name:=新名称

 以启动两个小乌龟节点为例：

rosrun turtlesim  turtlesim_node __name:=dog |  rosrun turtlesim   turtlesim_node /turtlesim:=dog

rosrun turtlesim  turtlesim_node __name:=cat |  rosrun turtlesim   turtlesim_node /turtlesim:=cat

通过rosnode list查看节点信息：

/dog
/cat

 可以看到出现的节点名是重命名后的名称（起别名）。

2.1.3 rosrun命名空间与名称重映射叠加

当然设置命名空间和重命名可以一起使用：

rosrun turtlesim turtlesim_node __ns:=/first __name:=dog

rosrun turtlesim turtlesim_node __ns:=/second __name:=cat

 通过rosnode list查看节点信息：

/first/dog
/second/cat

 2.2 launch文件设置命名空间与重映射

在之前关于launch文件的笔记中，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。在 node 标签中，name 属性是必须的，ns 可选。

以小乌龟节点为例：

<launch>

    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="turtlesim" />

    <!-- 命名空间 -->
    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="turtlesim" ns="first"/>

    <!-- 名称重映射 -->
    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="dog" />

    <!-- 命名空间+名称重映射 -->
    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="cat" ns="second"/>

</launch>

此时同时开启四个小乌龟界面，rosnode list查看节点信息：

/dog
/first/turtlesim
/second/cat
/turtlesim

2.3 编码设置命名空间与重映射

2.3.1 修改命名空间
  std::map<std::string, std::string> map;
  map["__ns"] = "first";
  ros::init(map,"turtlesim");

 会在turtlesim节点名前面添加first的命名空间。

2.3.2 重映射
ros::init(argc,argv,"turtlesim",ros::init_options::AnonymousName);

 会在名称后面根据时间戳，添加一个后缀编号。

三、ros话题重名

有些时候可能需要将相同的话题名称设置为不同，也有可能将不同的话题名设置为相同。在ROS中给出的解决策略与节点名称重命类似，也是使用名称重映射或为名称添加前缀。根据前缀不同，有全局、相对、和私有三种类型之分。

  • 全局(参数名称直接参考ROS系统，与节点命名空间平级)
  • 相对(参数名称参考的是节点的命名空间，与节点名称平级)
  • 私有(参数名称参考节点名称，是节点名称的子级)

案例：在ROS中提供了一个比较好用的键盘控制功能包: ros-noetic-teleop-twist-keyboard，该功能包，可以控制机器人的运动，作用类似于乌龟的键盘控制节点。启动小乌龟节点后，前者任然不能控制乌龟运动，因为，二者使用的话题名称不同，前者使用的是 cmd_vel话题，后者使用的是 /turtle1/cmd_vel话题，需要将话题名称修改为一致，才能使用，如何实现？

3.1 rosrun设置话题重映射

只要使得teleop_twist_keyboard与乌龟显示节点的话题一致，就可以实现两者通信。

rosrun名称重映射语法: rorun 包名 节点名 话题名:=新话题名称
方案1：将 teleop_twist_keyboard 节点的话题设置为/turtle1/cmd_vel

启动键盘控制节点:rosrun teleop_twist_keyboard teleop_twist_keyboard.py /cmd_vel:=/turtle1/cmd_vel
启动乌龟显示节点: rosrun turtlesim turtlesim_node
--------------------------------------------------------------------------------
方案2：将乌龟显示节点的话题设置为 /cmd_vel

启动键盘控制节点:rosrun teleop_twist_keyboard teleop_twist_keyboard.py
启动乌龟显示节点: rosrun turtlesim turtlesim_node /turtle1/cmd_vel:=/cmd_vel

3.2 launch文件设置话题重映射

launch 文件设置话题重映射语法:

<node pkg="xxx" type="xxx" name="xxx">
    <remap from="原话题" to="新话题" />
</node>

同样的只要订阅方和发布方话题一致就可以实现通信。

方案1：将 teleop_twist_keyboard 节点的话题设置为/turtle1/cmd_vel

<launch>

    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t1" />
    <node pkg="teleop_twist_keyboard" type="teleop_twist_keyboard.py" name="key">
        <remap from="/cmd_vel" to="/turtle1/cmd_vel" />
    </node>

</launch>
------------------------------------------------------------------------------------
方案2：将乌龟显示节点的话题设置为 /cmd_vel

<launch>

    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t1">
        <remap from="/turtle1/cmd_vel" to="/cmd_vel" />
    </node>
    <node pkg="teleop_twist_keyboard" type="teleop_twist_keyboard.py" name="key" />

</launch>

3.3 编码设置话题名称

在编码时，以全局、相对、和私有三种类型去命名话题可以有效的避免话题重名。

3.3.1 全局名称

格式：以/开头的名称，和节点名称无关

 比如：

初始化节点：ros::init(argc,argv,"node")
启动节点时，设置一个工作空间 __ns:= xxx

发布：ros::Publisher pub = nh.advertise<std_msgs::String>("/abc/def/chatter",1000);
-----------------------------------------------------------------------------------
使用 rosnode 查看节点信息
对应节点名为：/xxx/node

使用 rostopic 查看话题信息
查看得话题名为：/abc/def/chatter  （明显与设置的节点名无关）
3.3.2 相对名称

格式：非/开头的名称，参考命名空间(与节点名称平级)来确定话题名称

比如：

初始化节点：ros::init(argc,argv,"node")
启动节点时，设置一个工作空间 __ns:= xxx

发布：ros::Publisher pub = nh.advertise<std_msgs::String>("abc/def/chatter",1000);
-----------------------------------------------------------------------------------
使用 rosnode 查看节点信息
对应节点名为：/xxx/node

使用 rostopic 查看话题信息
对应话题名为：/xxx/abc/def/chatter  （其与节点在同一命名空间“xxx”下，与节点名称平级）
3.3.3 私有名称

格式：以~开头的名称，需要创建特定的NodeHandle

初始化节点：ros::init(argc,argv,"node");
ros::NodeHandle nh("~");
启动节点时，设置一个工作空间 __ns:= xxx

ros::Publisher pub = nh.advertise<std_msgs::String>("abc/chatter",1000);
-------------------------------------------------------------------------
使用 rosnode 查看节点信息
对应节点名为：/xxx/node

使用 rostopic 查看话题信息
对应话题名为：/xxx/node/abc/chatter  （话题名是节点名称的子级）

##需要注意的是，当使用~，而话题名称又是/开头时，那么话题名称是全局的！！！即全局的优先级更高。

ros::NodeHandle nh("~");

ros::Publisher pub = nh.advertise<std_msgs::String>("/abc/chatter",1000);
-----------------------------------------------------------------------------
对应话题名为：/abc/chatter

四、ros参数重名

在ROS中参数名称也可能重名，当参数名称重名时，那么就会产生覆盖。关于参数重名的处理，没有重映射实现，为了尽量的避免参数重名，都是使用为参数名添加前缀的方式，实现类似于话题名称，有全局、相对、和私有三种类型之分。

  • 全局(参数名称直接参考ROS系统，与节点命名空间平级)
  • 相对(参数名称参考的是节点的命名空间，与节点名称平级)
  • 私有(参数名称参考节点名称，是节点名称的子级)

设置参数的方式也有三种:

  • rosrun 命令
  • launch 文件
  • 编码实现

4.1 rosrun设置参数

rosrun 在启动节点时，也可以设置参数:

语法：rosrun 包名 节点名称 _参数名:=参数值

启动乌龟显示节点，并设置参数 A = 100
rosrun turtlesim turtlesim_node _A:=100
-------------------------------------------
rosparam list查看节点信息
对应的参数名：/turtlesim/A  （以私有的形式）

4.2 launch文件设置参数

通过 launch 文件设置参数的方式，在launch文件的学习中学过，可以在 node 标签外，或 node 标签中通过 param 或 rosparam 来设置参数。在 node 标签外设置的参数是全局性质的，参考的是 / ，在 node 标签中设置的参数是私有性质的，参考的是 /命名空间/节点名称。

以 param 标签为例：

<launch>

    <param name="p1" value="100" />
    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t1">
        <param name="p1" value="100" />
    </node>

</launch>
-------------------------------------------
rosparam list查看节点信息，对应的参数名为：
/p1
/t1/p1

4.3 编码设置参数

编码的方式可以更方便的设置:全局、相对与私有参数。

4.3.1 ros::param设置参数

设置参数调用的API是ros::param::set，该函数中，参数1传入参数名称，参数2是传入参数值，参数1中参数名称设置时，如果以 / 开头，那么就是全局参数，如果以 ~ 开头，那么就是私有参数，既不以 / 也不以 ~ 开头，那么就是相对参数。

ros::param::set("/set_A",100); //全局,和命名空间以及节点名称无关
ros::param::set("set_B",100); //相对,参考命名空间
ros::param::set("~set_C",100); //私有,参考命名空间与节点名称
4.3.2 ros::NodeHandle设置参数

设置参数时，首先需要创建 NodeHandle 对象，然后调用该对象的 setParam 函数，该函数参数1为参数名，参数2为要设置的参数值，如果参数名以 / 开头，那么就是全局参数，如果参数名不以 / 开头，如果NodeHandle 对象创那么，该参数是相对参数还是私有参数与NodeHandle 对象有关，建时如果是调用的默认的无参构造，那么该参数是相对参数，如果NodeHandle 对象创建时是使用ros::NodeHandle nh("~")，那么该参数就是私有参数。

ros::NodeHandle nh;
nh.setParam("/nh_A",100); //全局,和命名空间以及节点名称无关

nh.setParam("nh_B",100); //相对,参考命名空间
-------------------------------------
ros::NodeHandle nh_private("~");
nh_private.setParam("nh_C",100);//私有,参考命名空间与节点名称

 

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