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ROS2 基本概念

ROS2 是一种面向机器人开发的软件平台，其核心是一套用于不同进程间匿名的发布、订阅、传递信息的中间件，并提供了一系列工具和库，帮助开发者构建机器人应用程序。

基本概念​

下面是 ROS2 中的一些基本概念：

  • 节点（Node）：节点是 ROS2 应用程序的基本组成单元。一个节点是一个可执行文件，可以包含多个话题（Topic）、服务（Service）和行为（Action）。
  • 话题（Topic）：节点之间传输消息的通道。一个节点可以发布（Publish）或订阅（Subscribe）一个或多个话题。发布者（Publisher）将消息发布到话题上，订阅者（Subscriber）从话题上接收消息。
  • 服务（Service）：一种基于请求/响应模式的通信方式，其中一个节点向另一个节点发送请求消息，并等待响应消息。请求者（Client）向服务端（Server）发送请求消息，服务端收到请求消息后处理并发送响应消息。
  • 行为（Action）：与服务类似，但是它支持异步通信模式，即客户端可以向服务器发送请求，并继续执行其他任务。当服务器处理请求并返回结果时，客户端会收到一个通知。
  • 参数服务器（Parameter Server）：ROS2 的一个分布式参数存储系统，它可以用于存储和共享应用程序参数，以便多个节点共享使用。
  • 消息（Message）：ROS2 中节点之间传输的数据类型。一个消息包含一组数据字段，用于描述传输的信息。ROS2 支持多种常见的消息类型，如字符串、数值、图像等。
  • 行为客户端（Action Client）：用于发送异步行为请求的 ROS2 节点。它可以向行为服务器（Action Server）发送请求，并等待响应。在等待响应的同时，节点可以继续执行其他任务。
  • 坐标系（Frame）：ROS2 中用于表示物体位置和方向的概念。坐标系是一个基于三维空间的参考系，用于确定物体的位置和朝向。ROS2 提供了一些用于坐标系变换的库，以便在不同坐标系之间进行转换。

这些概念是 ROS2 中最基本的一些概念，熟练掌握它们对于理解ROS2应用程序的设计和实现非常重要。

节点和服务​

ROS2 中的节点（Node）和服务（Service）是两种不同的概念，它们有不同的作用和使用方式。

节点是 ROS2 应用程序的基本组成单元，一个节点可以发布（Publish）或订阅（Subscribe）一个或多个话题（Topic），以及提供或使用服务（Service）和行为（Action）等。节点之间可以相互通信，通过话题、服务和行为来传输消息和调用函数。

服务是一种基于请求/响应模式的通信方式，其中一个节点向另一个节点发送请求消息，并等待响应消息。服务由一个服务端（Server）和一个或多个客户端（Client）组成。客户端向服务端发送请求消息，服务端收到请求消息后处理并发送响应消息。服务通常用于执行一些需要时间和计算的操作，例如传感器数据的读取和处理、运动控制命令的发送等。

区别在于，节点主要用于发布和订阅消息，以及调用行为，可以将消息发送到多个节点或者从多个节点接收消息，而服务主要用于客户端和服务端之间的请求和响应通信，只有一个客户端向一个服务端发送请求，服务端只响应该客户端的请求，服务端也只向该客户端发送响应。另外，节点通常是一直运行的，而服务只在需要的时候才被调用。

在 ROS2 应用程序中，节点和服务通常是配合使用的。节点可以发布消息来通知其他节点进行某些操作，而服务可以用于向其他节点请求某些操作。

客户端程序库​

ROS2 基于客户端程序库（ROS Client Library，RCL）编程，可以使用不同语言编写的节点进行通信。在不同的编程语言中都有对应的 ROS2 客户端程序库，RCL 实现了 ROS2 的基本 API。使得不同编程语言的客户端更加容易编写，也保证了其行为更加一致。

ROS2 团队目前主要维护的是 rclcpp 和 rclpy 两个客户端程序库：

客户端程序库描述API 文档
rclcppC++ 客户端程序库https://docs.ros2.org/latest/api/rclcpp/
rclpyPython 客户端程序库https://docs.ros2.org/latest/api/rclpy/