0 官方例程文档

ros2 humble lifecycle demo github repo

1 引言

ROS2引入了受管理节点的概念，受管理的节点又被称为是生命周期节点（LifecycleNode）。在接下来的教程中，我们会解释这些节点的作用，是什么使得它们和普通节点不一样，以及它们是怎样受到生命周期的管理的。受管理的节点内有一个状态机，状态机里有一系列预定义的状态。这些状态可以通过调用transition id改变，从transition id可以知道接下来的状态。这个状态机的实现可以参见受管理的节点-ROS2设计文档。

主要状态（Primary States）也即稳定状态，在这一状态下任何节点都可以执行相应的任务。而转换状态（Transition States）是瞬间存在的中间状态，只在切换时存在。这些状态的结果被用于显示转换是否成功。这样，任何一个受管理的节点可以处于如下状态之一：

主要状态（稳定状态）：

Unconfigured
Inactive
active
Shutdown(Finalized)

转换状态（中间状态）：

Configuring
Activating
Deactivating
Cleaningup
Shuttingdown

Transition id：

Configure
Activate
Deactivate
Cleanup（可以理解为清除配置configuration）
Shutdown

在这里插入图片描述

更详细的信息可参见受管理的节点-ROS2设计文档。

2 The demo

本demo可分为三个application：

lifecycle_talker
lifecycle_listener
lifecycle_service_client

lifecycle_talker代表一个受管理的节点，并且会根据所处的状态有不同的发布行为。我们将talker node的任务分解成如下几个部分：

configure：初始化publisher和timer
activate：激活publisher和定时器，从而使能发布
deactivate：停止publisher和timer
cleanup：销毁publisher和timer

本demo展示了一对典型的talker/listener节点。然而，可以想象这样一个场景：你所用的硬件也许会有一段相当长时间的启动阶段（booting phase），比如laser和camera。我们或许可以在configurating state 中 bring up 设备驱动，在active/deactive state中仅开启或停止节点的发布行为，并且仅在clearn up/shutdown状态来shutdown 设备。
lifecycle_listener是一个简单的listener，用于展示lifecycle talker的特性。因为talker仅仅在active state的时候才会发布消息，所以listener只能在talker处于active state的时候接收到消息。
lifecycle_service_client是一个脚本，会调用不同的transition，这个可以被当作是外部用户在控制节点的生命周期。

3 运行demo

因为ROS2自带了lifecycle这个package，然后如果已经将ROS2环境变量加入bashrc的话，这里就不用再配置了，如果没有，则需要source一下。
两种方式：

一种是在三个终端里分别启动三个节点：

ros2 run lifecycle lifecycle_talker

ros2 run lifecycle lifecycle_listener

ros2 run lifecycle lifecycle_service_client

另一种是通过launch文件同时启动

ros2 launch lifecycle lifecycle_demo.launch.py

在第三个service节点启动之前，talker节点是没有发布任何消息的，因为它还处于unconfigured的状态。

3 The demo code

我们看了代码就会发现，相比于普通的talker节点，生命周期talker有一个明显的不同，那就是：我们的节点并不继承自常规的rclcpp::node::Node，而是rclcpp_lifecycle::LifesycleNode。

class LifecycleTalker : public rclcpp_lifecycle::LifecycleNode

每个继承自LifecycleNode的子类都有一套回调函数。这些回调函数对应了生命周期节点的状态机。

rclcpp_lifecycle::node_interfaces::LifecycleNodeInterface::CallbackReturn
on_configure(const rclcpp_lifecycle::State & previous_state)

rclcpp_lifecycle::node_interfaces::LifecycleNodeInterface::CallbackReturn
on_activate(const rclcpp_lifecycle::State & previous_state)

rclcpp_lifecycle::node_interfaces::LifecycleNodeInterface::CallbackReturn
on_deactivate(const rclcpp_lifecycle::State & previous_state)

rclcpp_lifecycle::node_interfaces::LifecycleNodeInterface::CallbackReturn
on_cleanup(const rclcpp_lifecycle::State & previous_state)

rclcpp_lifecycle::node_interfaces::LifecycleNodeInterface::CallbackReturn
on_shutdown(const rclcpp_lifecycle::State & previous_state)

4 命令行控制

查看当前的生命周期节点：ros2 lifecycle nodes
查看某个生命周期节点所处的状态：ros2 lifecycle get <lifecycle_node>
列出某个生命周期节点仍可切换的状态：ros2 lifecycle list <lifecycle_node>
切换某个生命周期节点的状态：
ros2 lifecycle set <lifecycle_node> configure/activate/cleanup/deactivate/shutdown
（切换成功会显示transition successful字样）

在这里插入图片描述