2.2 ROS2话题通信

news2024/7/7 16:12:46
场景

话题通信是ROS中使用频率最高的一种通信模式,话题通信是基于发布订阅模式的,也即:一个节点发布消息,另一个节点订阅该消息。话题通信的应用场景也极其广泛,比如如下场景:

机器人在执行导航功能,使用的传感器是激光雷达,机器人会采集激光雷达感知到的信息并计算,然后生成运动控制信息驱动机器人底盘运动。

在该场景中,就不止一次使用到了话题通信。

  • 以激光雷达信息的采集处理为例,在ROS中有一个节点需要时时的发布当前雷达采集到的数据,导航模块中也有节点会订阅并解析雷达数据。
  • 再以运动消息的发布为例,导航模块会综合多方面数据实时计算出运动控制信息并发布给底盘驱动模块,底盘驱动有一个节点订阅运动信息并将其转换成控制电机的脉冲信号。

以此类推,像雷达、摄像头、GPS.... 等等一些传感器数据的采集,也都是使用了话题通信,话题通信适用于不断更新的数据传输相关的应用场景。

概念

话题通信是一种以发布订阅的方式实现不同节点之间数据传输的通信模型。数据发布对象称为发布方,数据订阅对象称之为订阅方,发布方和订阅方通过话题相关联,发布方将消息发布在话题上,订阅方则从该话题订阅消息,消息的流向是单向的。

话题通信的发布方与订阅方是一种多对多的关系,也即,同一话题下可以存在多个发布方,也可以存在多个订阅方,这意味着数据会出现交叉传输的情况,当然如果没有订阅方,数据传输也会出现丢失的情况。

作用

话题通信一般应用于不断更新的、少逻辑处理的数据传输场景。

关于消息接口

关于消息接口的使用有多种方式:

  1. 在ROS2中通过std_msgs包封装了一些原生的数据类型,比如:String、Int8、Int16、Int32、Int64、Float32、Float64、Char、Bool、Empty.... 这些原生数据类型也可以作为话题通信的载体,不过这些数据一般只包含一个 data 字段,而std_msgs包中其他的接口文件也比较简单,结构的单一意味着功能上的局限性,当传输一些结构复杂的数据时,就显得力不从心了;
  2. 在ROS2中还预定义了许多标准话题消息接口,这在实际工作中有着广泛的应用,比如:sensor_msgs包中定义了许多关于传感器消息的接口(雷达、摄像头、点云......),geometry_msgs包中则定义了许多几何消息相关的接口(坐标点、坐标系、速度指令......);
  3. 如果上述接口文件都不能满足我们的需求,那么就可以自定义接口消息;

具体如何选型,大家可以根据具体情况具体分析。

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