ROS2机械臂开发

1：创建工作空间环境

source /opt/ros/humble/setup.bash

作用：让当前终端找到 ROS 2 的命令、功能包和开发库。

mkdir -p ~/ros2_cpp_ws/src

创建新的工作空间

cd ~/ros2_cpp_ws/src

ros2 pkg create hello_cpp --build-type ament_cmake --license Apache-2.0 --node-name hello_node --dependencies rclcpp

code ~/ros2_cpp_ws

使用 VS Code 打开工作空间 code .

cd ~/ros2_cpp_ws

回到刚才的 WSL 终端，进入工作空间根目录：编译在工作空间根目录执行。

colcon build --packages-select hello_cpp

• colcon build：构建工作空间中的功能包。
• --packages-select hello_cpp：本次只构建hello_cpp。

source ~/ros2_cpp_ws/install/setup.bash

作用：让当前终端找到刚刚编译好的hello_cpp功能包及其程序。通常也没有输出。

ros2 run hello_cpp hello_node

2：话题

一个话题可以有多个发布者和多个订阅者。通信双方需要使用匹配的话题名称、相同的消息类型以及兼容的通信配置。

发布一条消息，需要完成三个动作：创建消息、填写内容、调用发布接口。

auto msg = std_msgs::msg::String(); // 创建消息 msg.data = "Hello World"; // 填写内容 publisher_->publish(msg); // 发布消息

至于“什么时候发布”，是另一件事。你的程序选择使用定时器，每隔约 500 毫秒执行一次这些动作。

/* * ROS 2 C++ 话题发布示例 * * 节点名称：topic_helloworld_pub * 话题名称：chatter * 默认完整话题名：/chatter * 消息类型：std_msgs::msg::String * 消息内容：Hello World * 定时周期：500 毫秒，正常情况下约每秒发布两次 */ // 时间相关类型，以及下面使用的 500ms 时间字面量 #include <chrono> // std::bind：把成员函数与具体对象绑定，生成可调用对象 #include <functional> // std::shared_ptr、std::make_shared 等智能指针工具 #include <memory> // std::string 字符串类型 #include <string> // ROS 2 C++ 接口：节点、发布者、定时器、日志等 #include "rclcpp/rclcpp.hpp" // ROS 2 标准字符串消息类型 #include "std_msgs/msg/string.hpp" // 允许直接写 500ms，表示 500 毫秒 using namespace std::chrono_literals; // 自定义节点类。 // public 继承 rclcpp::Node，使本类具有 ROS 2 节点的相关功能。 class PublisherNode : public rclcpp::Node { public: // 构造函数：创建 PublisherNode 对象时执行一次。 PublisherNode() // 初始化本对象中的 Node 基类部分，并设置 ROS 节点名。 : Node("topic_helloworld_pub") { /* * 创建一个发布者。 * * this： * 指向当前正在构造的 PublisherNode 对象。 * * <std_msgs::msg::String>： * 指定发布者发送的消息类型。 * * "chatter"： * 指定话题名称。本例默认解析为 /chatter。 * * 10： * 设置 QoS 的历史深度，采用 KeepLast 策略。 * 它控制缓存深度，不控制发布频率或总发送次数。 * * 返回值： * 管理发布者对象的共享智能指针。 * 将它保存到成员 publisher_，供后续回调使用。 */ publisher_ = this->create_publisher<std_msgs::msg::String>( "chatter", 10); /* * 创建周期定时器，并将它的智能指针保存到 timer_。 * * 第一个参数 500ms： * 设置定时周期为 500 毫秒。 * * 第二个参数 std::bind(...)： * 创建将来供执行器调用的可调用对象。 * * &PublisherNode::timer_callback： * 指定需要调用的成员函数。 * * this： * 指定在当前节点对象上调用该成员函数。 * 这里保存的是原始对象指针，不增加共享引用计数。 * * 此处只是创建并配置定时器。 * 进入 spin() 后，执行器才会处理到期的定时器回调。 */ timer_ = this->create_wall_timer( 500ms, std::bind(&PublisherNode::timer_callback, this)); } private: /* * 定时器回调函数。 * * 构造函数中已经把它绑定给定时器。 * 运行 spin() 时，执行器会在定时器到期后调用它。 * * 每调用一次，就准备并发布一条消息。 */ void timer_callback() { // 创建本次回调使用的局部消息对象。 // auto 推导出的类型是 std_msgs::msg::String。 auto msg = std_msgs::msg::String(); // data 是 String 消息中的 std::string 字段。 msg.data = "Hello World"; /* * 记录一条 INFO 级别日志。 * * get_logger()：获取当前节点的日志器。 * %s：字符串格式占位符。 * c_str()：提供与 %s 匹配的 C 风格字符串。 * * 日志出现在下面的发布调用之前。 * 它表示程序正在准备发布，不证明订阅者已经收到消息。 */ RCLCPP_INFO( this->get_logger(), "Publishing: '%s'", msg.data.c_str()); /* * 通过 publisher_ 指向的发布者发布消息。 * * 发布者创建时已指定： * 话题为 chatter； * 消息类型为 std_msgs::msg::String。 * * 所以这里直接提供消息对象 msg 即可。 */ publisher_->publish(msg); // 回调结束后，局部变量 msg 被销毁。 // 下一次回调会重新创建一个消息对象。 } /* * 定时器共享智能指针成员。 * * 声明时默认为空。 * 构造函数中保存 create_wall_timer() 返回的智能指针。 */ rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_; /* * 发布者共享智能指针成员。 * * Publisher<std_msgs::msg::String> 是发布者类型。 * SharedPtr 是该类型的共享智能指针别名。 * * 它管理发布者对象；每次发送的消息由回调中的 msg 表示。 */ rclcpp::Publisher<std_msgs::msg::String>::SharedPtr publisher_; }; // C++ 程序入口 int main(int argc, char * argv[]) { // 初始化 ROS 2，并处理命令行中的 ROS 参数。 rclcpp::init(argc, argv); /* * 创建一个 PublisherNode 对象。 * * 此时执行 PublisherNode 的构造过程， * 完成发布者和定时器的创建。 * * node 的类型是 std::shared_ptr<PublisherNode>。 * 它共同管理这个节点对象，使对象在运行期间保持存活。 */ auto node = std::make_shared<PublisherNode>(); /* * 让执行器等待并处理节点的工作。 * * 本例中主要处理定时器回调。 * 它不会每隔 500 毫秒重新创建节点。 * * 正常运行期间，此调用持续等待和处理回调。 * 默认情况下，按 Ctrl + C 会触发 ROS 上下文关闭， * 从而使 spin() 结束。 */ rclcpp::spin(node); // 进行 ROS 2 关闭操作。 // 如果 Ctrl + C 已触发上下文关闭，这里可能已经处于关闭状态。 rclcpp::shutdown(); // 正常退出 main；局部智能指针 node 随作用域结束而销毁。 return 0; }

2.1：具体分析

class PublisherNode : public rclcpp::Node

结合你学过的继承：

• rclcpp::Node是 ROS 2 提供的基类。
• PublisherNode是你定义的派生类。
• 派生类继承了创建发布者、创建定时器、获取日志器等功能。

创建一个PublisherNode对象时，这个对象内部包含rclcpp::Node基类部分。

PublisherNode() : Node("topic_helloworld_pub")

这是构造函数和初始化列表。

Node("topic_helloworld_pub")调用基类构造函数，为节点设置名称。

两个成员变量保存发布者和定时器的智能指针。

rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_; rclcpp::Publisher<std_msgs::msg::String>::SharedPtr publisher_;

可以这样子理解：

std::shared_ptr< rclcpp::Publisher<std_msgs::msg::String> > publisher_;

只声明这两个成员时，它们默认是空智能指针。之后，构造函数中的创建函数返回智能指针，再保存到这些成员中。

create_publisher()创建发布者。

publisher_ = this->create_publisher<std_msgs::msg::String>("chatter", 10);

采用：

这里的this指向当前正在构造的PublisherNode对象。通过继承，它可以调用基类提供的create_publisher()。