【ROS2】ROS2 与 ROS1 编码方式对比（Python实现）

news2024/11/28 6:09:21

目录

  • 一、初始化和关闭节点
  • 二、发布者
  • 三、订阅者
  • 四、服务端
  • 五、客户端
  • 六、参数管理
  • 七、日志记录
  • 八、生命周期管理

ROS2 在 Python 编程中引入了一些新的概念和 API，这些变化使得代码更加模块化和易于维护。特别是 rclpy 库提供了更丰富的功能和更好的错误处理机制，同时支持异步编程模型。如果你已经熟悉 ROS1 的 Python 编程，这些变化应该不会太难适应。

一、初始化和关闭节点

ROS1:

import rospy

def main():
    rospy.init_node('my_node', anonymous=True)
    # 节点逻辑
    rospy.spin()

if __name__ == '__main__':
    main()

ROS2:

import rclpy
from rclpy.node import Node

class MyNode(Node):
    def __init__(self):
        super().__init__('my_node')
        # 节点逻辑

def main(args=None):
    rclpy.init(args=args)
    node = MyNode()
    rclpy.spin(node)
    node.destroy_node()
    rclpy.shutdown()

if __name__ == '__main__':
    main()

二、发布者

ROS1:

import rospy
from std_msgs.msg import String

def talker():
    pub = rospy.Publisher('chatter', String, queue_size=10)
    rospy.init_node('talker', anonymous=True)
    rate = rospy.Rate(10)  # 10 Hz
    while not rospy.is_shutdown():
        hello_str = "hello world %s" % rospy.get_time()
        rospy.loginfo(hello_str)
        pub.publish(hello_str)
        rate.sleep()

if __name__ == '__main__':
    try:
        talker()
    except rospy.ROSInterruptException:
        pass

ROS2:

import rclpy
from rclpy.node import Node
from std_msgs.msg import String

class Talker(Node):
    def __init__(self):
        super().__init__('talker')
        self.publisher_ = self.create_publisher(String, 'chatter', 10)
        timer_period = 1  # seconds
        self.timer = self.create_timer(timer_period, self.timer_callback)

    def timer_callback(self):
        msg = String()
        msg.data = f'Hello World {self.get_clock().now().nanoseconds // 1000000}'
        self.get_logger().info(f'Publishing: "{msg.data}"')
        self.publisher_.publish(msg)

def main(args=None):
    rclpy.init(args=args)
    node = Talker()
    rclpy.spin(node)
    node.destroy_node()
    rclpy.shutdown()

if __name__ == '__main__':
    main()

三、订阅者

ROS1:

import rospy
from std_msgs.msg import String

def callback(data):
    rospy.loginfo(rospy.get_caller_id() + " I heard %s", data.data)

def listener():
    rospy.init_node('listener', anonymous=True)
    rospy.Subscriber('chatter', String, callback)
    rospy.spin()

if __name__ == '__main__':
    listener()

ROS2:

import rclpy
from rclpy.node import Node
from std_msgs.msg import String

class Listener(Node):
    def __init__(self):
        super().__init__('listener')
        self.subscription = self.create_subscription(String, 'chatter', self.listener_callback, 10)
        self.subscription  # prevent unused variable warning

    def listener_callback(self, msg):
        self.get_logger().info(f'I heard: "{msg.data}"')

def main(args=None):
    rclpy.init(args=args)
    node = Listener()
    rclpy.spin(node)
    node.destroy_node()
    rclpy.shutdown()

if __name__ == '__main__':
    main()

四、服务端

ROS1:

import rospy
from std_srvs.srv import AddTwoInts

def handle_add_two_ints(req):
    rospy.loginfo(f"Returning [{req.a} + {req.b} = {req.a + req.b}]")
    return AddTwoIntsResponse(req.a + req.b)

def add_two_ints_server():
    rospy.init_node('add_two_ints_server')
    s = rospy.Service('add_two_ints', AddTwoInts, handle_add_two_ints)
    rospy.spin()

if __name__ == "__main__":
    add_two_ints_server()

ROS2:

import rclpy
from rclpy.node import Node
from example_interfaces.srv import AddTwoInts

class AddTwoIntsService(Node):
    def __init__(self):
        super().__init__('add_two_ints_server')
        self.srv = self.create_service(AddTwoInts, 'add_two_ints', self.add_two_ints_callback)

    def add_two_ints_callback(self, request, response):
        response.sum = request.a + request.b
        self.get_logger().info(f'Returning [{request.a} + {request.b} = {response.sum}]')
        return response

def main(args=None):
    rclpy.init(args=args)
    node = AddTwoIntsService()
    rclpy.spin(node)
    node.destroy_node()
    rclpy.shutdown()

if __name__ == '__main__':
    main()

五、客户端

ROS1:

import rospy
from std_srvs.srv import AddTwoInts

def add_two_ints_client(x, y):
    rospy.wait_for_service('add_two_ints')
    try:
        add_two_ints = rospy.ServiceProxy('add_two_ints', AddTwoInts)
        resp1 = add_two_ints(x, y)
        return resp1.sum
    except rospy.ServiceException as e:
        print(f"Service call failed: {e}")

if __name__ == "__main__":
    rospy.init_node('add_two_ints_client')
    x = 1
    y = 2
    print(f"Requesting {x}+{y}")
    print(f"{x} + {y} = {add_two_ints_client(x, y)}")

ROS2:

import rclpy
from rclpy.node import Node
from example_interfaces.srv import AddTwoInts

class AddTwoIntsClient(Node):
    def __init__(self):
        super().__init__('add_two_ints_client')
        self.cli = self.create_client(AddTwoInts, 'add_two_ints')
        while not self.cli.wait_for_service(timeout_sec=1.0):
            self.get_logger().info('service not available, waiting again...')
        self.req = AddTwoInts.Request()

    def send_request(self, a, b):
        self.req.a = a
        self.req.b = b
        self.future = self.cli.call_async(self.req)

def main(args=None):
    rclpy.init(args=args)
    node = AddTwoIntsClient()
    node.send_request(16, 2)
    while rclpy.ok():
        rclpy.spin_once(node)
        if node.future.done():
            try:
                response = node.future.result()
            except Exception as e:
                node.get_logger().info(f'Service call failed {e}')
            else:
                node.get_logger().info(f'Result of add_two_ints: {response.sum}')
            break
    node.destroy_node()
    rclpy.shutdown()

if __name__ == '__main__':
    main()

六、参数管理

ROS1:

在ROS1中，参数管理是通过全局参数服务器来实现的。

import rospy

def main():
    rospy.init_node('my_node', anonymous=True)
    
    # 获取参数
    param_value = rospy.get_param('param_name', 'default_value')
    rospy.loginfo(f"Parameter value: {param_value}")
    
    # 设置参数
    rospy.set_param('param_name', 'new_value')

if __name__ == '__main__':
    main()

ROS2:

在ROS2中，参数管理更加灵活，支持类型安全的参数接口和参数描述符。

import rclpy
from rclpy.node import Node

class MyNode(Node):
    def __init__(self):
        super().__init__('my_node')
        
        # 获取参数
        param_value = self.get_parameter('param_name').get_parameter_value().string_value
        self.get_logger().info(f"Parameter value: {param_value}")
        
        # 设置参数
        self.set_parameters([rclpy.parameter.Parameter('param_name', rclpy.Parameter.Type.STRING, 'new_value')])

def main(args=None):
    rclpy.init(args=args)
    node = MyNode()
    rclpy.spin(node)
    node.destroy_node()
    rclpy.shutdown()

if __name__ == '__main__':
    main()

七、日志记录

ROS1:

在ROS1中，日志记录使用 rospy 提供的函数。

import rospy

def main():
    rospy.init_node('my_node', anonymous=True)
    rospy.loginfo("This is an info message.")
    rospy.logwarn("This is a warning message.")
    rospy.logerr("This is an error message.")
    rospy.logfatal("This is a fatal message.") 

if __name__ == '__main__':
    main()

ROS2:

在ROS2中，日志记录使用 rclpy 提供的函数。

import rclpy
from rclpy.node import Node

class MyNode(Node):
    def __init__(self):
        super().__init__('my_node')
        self.get_logger().info("This is an info message.")
        self.get_logger().warning("This is a warning message.")
        self.get_logger().error("This is an error message.")
        self.get_logger().fatal("This is a fatal message.")

def main(args=None):
    rclpy.init(args=args)
    node = MyNode()
    rclpy.spin(node)
    node.destroy_node()
    rclpy.shutdown()

if __name__ == '__main__':
    main()

八、生命周期管理

ROS1:

ROS1没有内置的生命周期管理功能，通常需要开发者自己实现节点的生命周期管理。

ROS2:

ROS2引入了生命周期管理，允许更精细地控制节点的启动和停止过程。

import rclpy
from rclpy.lifecycle import Node, State, TransitionCallbackReturn
from rclpy.node import Node as BaseNode

class LifecycleNode(Node):
    def __init__(self):
        super().__init__('lifecycle_node')
        
    def on_configure(self, state: State) -> TransitionCallbackReturn:
        self.get_logger().info('on_configure() is called.')
        return TransitionCallbackReturn.SUCCESS
    
    def on_activate(self, state: State) -> TransitionCallbackReturn:
        self.get_logger().info('on_activate() is called.')
        return TransitionCallbackReturn.SUCCESS
    
    def on_deactivate(self, state: State) -> TransitionCallbackReturn:
        self.get_logger().info('on_deactivate() is called.')
        return TransitionCallbackReturn.SUCCESS
    
    def on_cleanup(self, state: State) -> TransitionCallbackReturn:
        self.get_logger().info('on_cleanup() is called.')
        return TransitionCallbackReturn.SUCCESS
    
    def on_shutdown(self, state: State) -> TransitionCallbackReturn:
        self.get_logger().info('on_shutdown() is called.')
        return TransitionCallbackReturn.SUCCESS

def main(args=None):
    rclpy.init(args=args)
    node = LifecycleNode()
    executor = rclpy.executors.SingleThreadedExecutor()
    executor.add_node(node)
    
    try:
        executor.spin()
    except KeyboardInterrupt:
        pass
    
    node.on_shutdown(State(id=9, label='unconfigured'))
    node.destroy_node()
    rclpy.shutdown()

if __name__ == '__main__':
    main()

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