使用Python的 ROS 发布者

人们通常认为，在机器人操作系统 (ROS) 中编写发布者比使用订阅者要容易得多。在大多数情况下，这是正确的，因为发布是一项极简任务——我们只在模拟中向机器人或机器人提供值。坦率地说，这就是 ROS 出版商的工作程度。事实上，一些专业人士甚至会说它类似于 print() 或显示函数！

ROS 出版商

由于机器人主要打算使人类原本会做的事情自动化，我们将在简单的人造用具和机器人构建透视图之间进行比较。因此，读者理解什么是 ROS 节点和 ROS 主题是至关重要的。这是 ROS 中节点和主题的快速回顾。

A ROS node is a computational process which runs as a program in a package. Since we can have several nodes running concurrently, nodes are analogous to human organs, wherein each organ (node) performs a dedicated task for the entire human (robot) to function in the desired manner.

如果您希望确定包中当前处于活动状态的节点，只需执行以下命令。

# only if the master node is not running
$ roscore
# to list all active nodes
$ rosnode list
# to obtain info on a specific node
$ rosnode info /

另一种选择是使用 rqt 图来显示树形图，以了解节点之间的数据流。

A ROS topic is essentially a named bus over which nodes exchange messages. They may be thought of as radio channels on which information is sent and received. Note that every topic has a unique format of data being exchanged.

发布信息的想法来自于如何指挥机器人做某事的问题，因为我们正在控制它。请注意，我们将单独与主题保持沟通：我们为特定主题编写发布者，而不是整个机器人。

我们向机器人发布数据。订阅数据则相反。两者都是通过主题完成的。

现在已经对发布者的概念提供了一些清晰的说明，我们将看一个用Python编写发布者的简单模板。

模板

Python

# Do not skip line 2
#!/usr/bin/env python
  
import rospy
# the following line depends upon the
# type of message you are trying to publish
from std_msgs.msg import String
  
  
def publisher():
      
    # define the actions the publisher will make
    pub = rospy.Publisher('/',
                          String, queue_size=10)
    # initialize the publishing node
    rospy.init_node('', anonymous=True)
      
    # define how many times per second
    # will the data be published
    # let's say 10 times/second or 10Hz
    rate = rospy.Rate(10)
    # to keep publishing as long as the core is running
    while not rospy.is_shutdown():
        data = "The data that you wish to publish."
          
        # you could simultaneously display the data
        # on the terminal and to the log file
        rospy.loginfo(data)
          
        # publish the data to the topic using publish()
        pub.publish(data)
          
        # keep a buffer based on the rate defined earlier
        rate.sleep()
  
  
if __name__ == '__main__':
    # it is good practice to maintain
    # a 'try'-'except' clause
    try:
        publisher()
    except rospy.ROSInterruptException:
        pass

解释

• 代码执行从 try 和 except 子句开始。从这里调用发布者函数。
• 定义发布者函数：
  • 第一个字段表示您希望向其发布数据的主题的名称。例如，/odom 或 /rosout。
  • 第二个字段表示正在发布的数据类型。 String、Float32 或 Twist 是一些示例。
  • 最后一个字段声明了可以排队到主题的消息数量的限制。
• 我们通过节点初始化来遵循这一点。
• 模板的其余部分是不言自明的（请参阅代码中的注释）。

例子

此示例实现了将数据发布到 /rosout 主题的代码。虽然有一种更简单的方法（使用 rostopic echo），但它可以作为一个易于理解的演示。

目标是将数据发布到 /cmd_vel（命令速度）主题，从而提高机器人的速度。由于模板中显示的 while 循环，我们会注意到机器人的加速度。

Python

#!/usr/bin/env python3
import rospy
from geometry_msgs.msg import Twist
  
  
def increase(Twist):
  
    print('We are in the callback function!')
    velo_msg = Twist
      
    # l = Twist.linear.x
    # print(l)
    # define the rate at which
    # we will be publishing the velocity.
    rate = rospy.Rate(5)
  
    # prompt the user for the acceleration value
    speed = float(input('By how much would \
    you like to accelerate? '))
  
    while not rospy.is_shutdown():
        
        # increase the current velocity by the speed defined.
        velo_msg.linear.x = (Twist.linear.x) + speed
          
        # publish the increased velocity
        pub.publish(velo_msg)
        print('Publishing was successful!')
        rate.sleep()
  
  
def main():
    print("In main...")
      
    # initializing the publisher node
    rospy.init_node('Velocity_publisher', anonymous=True)
    sub = rospy.Subscriber('/cmd_vel', Twist, increase)
    rospy.spin()
  
  
if __name__ == '__main__':
    try:
        pub = rospy.Publisher('/cmd_vel', Twist, queue_size=10)
        main()
    except rospy.ROSInterruptException:
        pass

代码说明

• 我们首先定义发布节点“pub”。在这里，我们定义了主题（/cmd_vel），它将向其发布 Twist 类型的消息。然后我们转到 main()。
• 初始化节点是关键。没有这个，我们的主节点（roscore）将无法定义所有节点之间的信息流。
• 为了增加机器人的速度，我们需要知道它的当前速度。因此，我们订阅了命令速度主题。
• rospy.Subscriber() 命令中的回调函数是increase()。
• 在 increase()函数内部：
  • 首先将速度获取到一个变量上——这里是 velo_msg。注意 velo_msg 是如何属于 Twist 类型的。
  • 现在定义发布值的速率。
  • 现在提示用户选择速度变化。
  • 在while循环中：
    • 我们得到线速度的 x 分量。根据应用程序，我们也可以使用 y 组件。
    • x 分量现在增加了用户指定的数量。
    • 现在速度已发布并重新运行 while 循环。

部署 ROS

输入（终端）：

$roscore
#open new terminal
$source devel/setup.bash
#launch turtlebot3 on gazebo
$roslaunch turtlebot3_gazebo turtlebot3_empty_world.launch
#open new terminal
#give turtlebot3 some starting velocity
$roslaunch turtlebot3_teleop turtlebot3_teleop_key.launch
#now press w
#open a new terminal
#run your python script from your package
$rosrun  publisher.py

输出：

In main...
In the callback function.
0.01
By how much would you like to increase the speed? 
Publishing Successful!

有关完整执行，请参阅下面的视频链接。

代码演示