1. 基本概念
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发布-订阅模型：节点间通过话题（Topic）异步通信，发布者（Publisher）发送消息，订阅者（Subscriber）接收消息。
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话题（Topic）：数据的传输通道，由名称唯一标识（如
/cmd_vel）。 -
消息（Message）：话题中传输的数据结构，支持标准类型（如
std_msgs/String）或自定义类型。
2. 核心组件
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发布者（Publisher）：向指定话题发送消息。
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订阅者（Subscriber）：监听话题并接收消息。
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消息接口（Interface）：定义数据的格式（如
.msg文件）。
3. 实现示例（以 Python 为例）
(1) 创建发布者节点
import rclpy
from rclpy.node import Node
from std_msgs.msg import String
class PublisherNode(Node):
def __init__(self):
super().__init__('my_publisher')
self.publisher = self.create_publisher(String, 'chatter', 10)
timer_period = 1.0 # 每秒发布一次
self.timer = self.create_timer(timer_period, self.timer_callback)
def timer_callback(self):
msg = String()
msg.data = 'Hello, ROS2!'
self.publisher.publish(msg)
self.get_logger().info(f'Publishing: "{msg.data}"')
def main(args=None):
rclpy.init(args=args)
node = PublisherNode()
rclpy.spin(node)
node.destroy_node()
rclpy.shutdown()
if __name__ == '__main__':
main()
(2) 创建订阅者节点
import rclpy
from rclpy.node import Node
from std_msgs.msg import String
class SubscriberNode(Node):
def __init__(self):
super().__init__('my_subscriber')
self.subscription = self.create_subscription(String,'chatter',self.listener_callback,10)
def listener_callback(self, msg):
self.get_logger().info(f'Received: "{msg.data}"')
def main(args=None):
rclpy.init(args=args)
node = SubscriberNode()
rclpy.spin(node)
node.destroy_node()
rclpy.shutdown()
if __name__ == '__main__':
main()
(3) 配置依赖和编译
package.xml：添加rclpy和std_msgs依赖。
<depend>rclpy</depend>
<depend>std_msgs</depend>
setup.py：确保入口点已注册。
entry_points={
'console_scripts': [
'publisher = my_package.publisher:main',
'subscriber = my_package.subscriber:main',
],
}
(4) 编译
colcon build --packages-select my_package
source install/setup.bash
(5) 运行与测试
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启动发布者：
ros2 run my_package publisher -
启动订阅者：
ros2 run my_package subscriber -
查看话题列表：
ros2 topic list -
手动发布消息：
ros2 topic pub /chatter std_msgs/String "{data: 'Manual message'}"
4. 服务质量（QoS）配置
ROS2 通过 QoS 策略控制通信行为，常用配置：
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可靠性（Reliability）：
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Reliable：确保消息不丢失（适用于关键数据）。 -
BestEffort：允许丢包（适用于高频低优先级数据）。
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持久性（Durability）：
TransientLocal：订阅者可接收发布者历史消息。
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示例：
from rclpy.qos import QoSProfile, QoSReliabilityPolicy, QoSDurabilityPolicy
qos_profile = QoSProfile(
depth=10,#队列的深度，也就是发布者或订阅者能保存的消息数量
reliability=QoSReliabilityPolicy.RELIABLE,
durability=QoSDurabilityPolicy.TRANSIENT_LOCAL
)
self.publisher = self.create_publisher(String, 'chatter', qos_profile)
QoSDurabilityPolicy参数
- 可选值：
- TRANSIENT_LOCAL：发布者保留历史消息
- VOLATILE：不保留历史消息
5. 高级特性
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自定义消息：
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在
msg目录下创建.msg文件（如MyMessage.msg）。 -
在
CMakeLists.txt和package.xml中声明消息生成依赖。
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多话题通信：一个节点可同时作为多个话题的发布者/订阅者。
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同步与异步通信：默认异步，可通过
wait_for_message()实现同步接收。
6. 话题通信常用命令
$ ros2 topic list # 查看话题列表
$ ros2 topic info <topic_name> # 查看话题信息
$ ros2 topic hz <topic_name> # 查看话题发布频率
$ ros2 topic bw <topic_name> # 查看话题传输带宽
$ ros2 topic echo <topic_name> # 查看话题数据
$ ros2 topic pub <topic_name> <msg_type> <msg_data> # 发布话题消息
7.实际应用
话题命名：使用/namespace/topic_name结构
消息设计：避免超过1MB的大消息
频率控制：合理设置发布频率（建议≤100Hz）
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话题无数据：
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检查话题名称是否一致：
ros2 topic list | grep <topic_name>。 -
确认消息类型匹配：
ros2 topic info <topic_name>。 -
检查 QoS 配置是否兼容（如发布者使用
BestEffort，订阅者需相同）。
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消息延迟：
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增大 QoS 的
depth参数以缓冲更多消息。 -
优化节点性能，减少回调函数处理时间。
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补充：
1.与 ROS1 的主要区别
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底层协议：ROS2 使用 DDS（数据分发服务），支持更灵活的通信配置。
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节点生命周期：ROS2 节点需显式初始化和销毁。
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命令行工具：ROS2 使用
ros2替代roscore，无需主节点（Master）。
ros2 topic pub命令
ros2 topic pub [选项] <话题名称> <消息类型> "<消息内容>"
一、命令参数详解
ros2 topic pub
/chatter # 目标话题名称
std_msgs/String # 消息类型（包名/消息名）
"{data: 'Manual message'}" # YAML格式的消息内容
二、各部分功能说明
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话题名称：
- 必须是已存在的活跃话题
- 查看所有话题：
ros2 topic list
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消息类型：
- 标准消息：如
std_msgs/String,geometry_msgs/Twist - 自定义消息：
package_name/msg/MyMessage
- 标准消息：如
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消息内容：
- YAML格式或Python字典格式
- 必须严格匹配消息结构
三、自定义消息步骤
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查看消息结构：
ros2 interface show std_msgs/msg/String # 输出：string data -
复杂消息示例：
# 发布geometry_msgs/Twist ros2 topic pub /cmd_vel geometry_msgs/Twist " linear: x: 0.5 y: 0.0 z: 0.0 angular: x: 0.0 y: 0.0 z: 0.3" -
常用选项参数：
-1 # 发布一次后退出 -r 10 # 以10Hz频率持续发布 -w 2 # 等待2秒后发布
四、实用技巧
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自动补全：
ros2 topic pub /chatter std_msgs/String <按Tab键补全> -
调试建议：
# 先使用echo验证话题 ros2 topic echo /chatter # 再发布测试消息
五、常见错误处理
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格式错误：
- 错误：缺少缩进或冒号
- 解决：使用YAML校验工具检查
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类型不匹配：
# 错误示例：字符串赋给数值字段 "{data: 'hello'}" # 用于std_msgs/Int32会报错 -
字段缺失：
- 必须完整填写所有required字段
即使最高的山，也不比最低的山谷更靠近天空。任何地方都不比另一个地方拥有更多的天空。 —辛波斯卡
