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手把手教你ROS2节点通信实战

📚 共计 30 章节

ROS2前世今生

从ROS1到ROS2的进化之路，为什么要有ROS2？ROS2的核心设计理念与架构。

开发环境搭建

在Ubuntu 22.04上安装ROS2 Humble，配置环境变量，验证安装。

第一个ROS2节点

使用Python编写一个简单的发布者节点，理解节点初始化和spin机制。

Python发布者

工作空间与功能包

创建ROS2工作空间，使用colcon构建功能包，理解package.xml和setup.py。

话题通信基础

编写订阅者节点，实现一个节点发布、一个节点接收的最简通信模型。

自定义消息接口

创建msg文件，生成自定义消息类型，在话题通信中使用。

话题通信进阶

理解QoS配置，设置不同的可靠性策略，应对网络丢包场景。

服务通信基础

编写服务端和客户端节点，实现请求-响应模式的同步通信。

自定义服务接口

创建srv文件，生成自定义服务类型，实现复杂数据交互。

动作通信基础

编写动作服务端和客户端节点，实现带反馈的长时间任务。

自定义动作接口

创建action文件，生成自定义动作类型，理解目标、反馈和结果。

使用ROS2参数系统，实现节点的动态参数配置与读取。

参数动态配置

节点生命周期

理解Managed Node的生命周期状态机，实现可控的节点启动与关闭。

生命周期状态机

多线程与回调组

使用MultiThreadedExecutor和回调组，处理并发回调。

多线程回调

定时器与时间

使用ROS2 Timer实现周期性任务，理解ROS2时间系统。

定时器时间

发布静态和动态坐标变换，使用tf2监听器获取坐标关系。

使用RCLCPP/RCLPY的日志宏，设置日志级别，自定义日志输出格式。

Launch文件基础

使用Python编写Launch文件，启动多个节点并传递参数。

Launch文件进阶

使用Include、Group、Condition等机制，构建复杂的启动系统。

组件节点与容器

理解Component的概念，使用Composition实现进程内通信。

调试与可视化

使用rqt_graph、rqt_console、rviz2等工具调试通信。

调试可视化

Bag文件录制与回放

使用ros2 bag记录话题数据，离线分析和回放测试。

节点发现机制

理解ROS2的DDS发现协议，配置发现范围与网络隔离。

配置DDS域ID和网络接口，实现多台机器上的节点通信。

启用SROS2安全机制，为节点配置访问控制权限。

测试节点通信

使用pytest和launch_testing框架，编写节点通信的单元测试。

异步服务客户端

使用async/await模式编写非阻塞的服务客户端。

高级话题模式

实现话题的过滤、合并、重映射等高级模式。

自定义执行器

继承Executor类，实现自定义的事件循环和调度策略。

执行器调度

构建一个多节点协作的机器人控制示例，综合运用所有通信方式。