ROS2 Node 基础知识与应用¶

概述¶

ROS2（Robot Operating System 2）中的节点（Node）是执行特定任务的最小功能单元，是ROS2系统的核心组件。节点通过话题（Topics）、服务（Services）和动作（Actions）与其他节点进行通信，共同构建复杂的机器人系统。本文将介绍节点的基本概念、常用操作指令及典型应用场景。

核心概念¶

1. 节点的作用¶

功能单一性：每个节点负责单一功能（如传感器数据采集、运动控制等）。
可执行文件：节点本质是一个可执行文件（.o或.exe），通过ROS2框架进行通信。
通信桥梁：节点通过发布/订阅消息、调用服务或执行动作实现与其他节点的交互。

2. 节点通信方式¶

通信类型	说明	常用场景
话题（Topics）	异步、一对多通信，用于实时数据传输（如传感器数据、控制指令）。	`/cmd_vel`（运动控制）、`/scan`（激光雷达数据）
服务（Services）	同步、请求-应答通信，用于执行特定操作（如机器人复位、参数配置）。	`/spawn`（创建乌龟）、`/reset`（重置模拟器）
动作（Actions）	带反馈的长期操作，支持取消和状态监控（如移动机器人到指定位置）。	长距离导航、复杂任务执行

3. 节点生命周期¶

创建：通过编译生成可执行文件。
启动：使用ros2 run命令运行节点。
通信：与其他节点交换数据。
终止：手动停止或因异常退出。

常用指令及用法¶

1. 启动节点¶

Bash
ros2 run <package_name> <node_name>

示例：启动小乌龟模拟器节点：

Bash
ros2 run turtlesim turtlesim_node

2. 列出运行中的节点¶

Bash
1	`ros2 node list`

输出示例：

Text Only
1	`/turtlesim`

3. 查看节点详细信息¶

Bash
ros2 node info <node_name>

示例：查看turtlesim节点信息：

Bash
ros2 node info /turtlesim

输出内容： - 节点名称 - 发布的话题（如/turtle1/pose） - 订阅的话题（如/turtle1/cmd_vel） - 提供的服务（如/clear） - 动作支持（如/turtle1/action/rotate_absolute）

4. 其他相关指令¶

话题操作¶

查看所有话题：
Bash
1
ros2 topic list
查看话题类型：
Bash
1
ros2 topic type /cmd_vel
订阅并查看话题数据：
Bash
1
ros2 topic echo /turtle1/pose

发布自定义消息：

Bash
ros2 topic pub /turtle1/cmd_vel geometry_msgs/msg/Twist "{linear: {x: 2.0, y: 0.0, z: 0.0}, angular: {x: 0.0, y: 0.0, z: 1.0}}"

服务操作¶

调用服务：

Bash
ros2 service call /spawn turtlesim/srv/Spawn "{x: 2, y: 2, theta: 0.2}"

查看服务类型：
Bash
1
ros2 service type /clear

参数操作¶

设置节点参数：

Bash
ros2 param set /turtlesim background_r 200

获取参数值：

Bash
ros2 param get /turtlesim background_r

应用示例：小乌龟模拟器¶

步骤1：启动节点¶

Bash
ros2 run turtlesim turtlesim_node

步骤2：启动遥控器节点¶

Bash
ros2 run turtlesim turtle_teleop_key

步骤3：查看节点列表¶

Bash
ros2 node list
# 输出：
# /turtlesim
# /turtle_teleop_key

步骤4：控制乌龟移动¶

进入遥控器终端，按方向键控制乌龟移动。
使用ros2 topic echo /turtle1/pose实时查看位置数据。

常见问题与解决¶

问题1：节点无法启动¶

可能原因： - 软件包未正确安装。 - 节点名称或包名拼写错误。 解决方法：

Bash
# 检查软件包是否安装
ros2 pkg list | grep turtlesim
# 确认节点名称
ros2 run turtlesim --help

问题2：节点间通信失败¶

可能原因： - 未在同一个ROS2会话中运行。 - 主机未配置ROS_DOMAIN_ID。 解决方法：

Bash
# 设置同一域ID
export ROS_DOMAIN_ID=30

扩展阅读¶

- ROS2 Humble 官方文档 ¶

通过本文，您已掌握ROS2节点的基础知识、常用指令及典型应用场景。熟练使用这些工具将帮助您高效开发和调试ROS2系统。