【ROS进阶篇】第四讲 ROS中的重名问题（节点、话题与参数）

前言

在上一篇博客中，我们对于ROS的文件管理系统进行了层次分析，并研究了工作空间覆盖以及不同主机之间的通信问题，本节内容主要转换方向，来考虑ROS系统中的存在的诸多重名问题，例如节点重名、话题重名、参数重名等。

一、节点重名

1. 问题介绍

• 概念：在ROS系统中节点是最为基本的概念，在创建节点时，例如使用C++语言进行初始化，需要通过指定API定义节点名称，而如果存在重名节点，那么在调用时就会出现问题；
• 实际情况：在ROS中重名节点启动时，会直接关闭之前已经存在的节点，提示如下：

[ WARN] [1578812836.351049332]: Shutdown request received.
[ WARN] [1578812836.351207362]: Reason given for shutdown: [new node registered with same name]

• 解决策略：

1. 使用命名空间：添加前缀
2. 名称重映射：重新起名

对于上述两种策略，实现途径有三种方法：rosrun命令、launch文件与编程实现，本文将一一进行分析介绍

2. 解决方法

1）rosrun

• 设置命名空间：rosrun 功能包名 节点名 __ns:=/新节点名
  示例如下：

rosrun turtlesim turtlesim_node __ns:=/xxx
rosrun turtlesim turtlesim_node __ns:=/yyy

• 名称重映射：rosrun 功能包名 节点名 __name:=新节点名
  示例如下：

rosrun turtlesim  turtlesim_node __name:=t1 |  rosrun turtlesim   turtlesim_node /turtlesim:=t1
rosrun turtlesim  turtlesim_node __name:=t2 |  rosrun turtlesim   turtlesim_node /turtlesim:=t2

2）launch

• 在先前的launch文件解析教程中，我们提到了node标签的两个属性，name和ns，通过设置这两个属性就可以轻松实现上述两种策略；

<launch>

    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t1" />
    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t1" ns="xxx"/>

</launch>

3）c++

• 设置命名空间：

std::map<std::string, std::string> map;
map["__ns"] = "xxxx";
ros::init(map,"test_node");

• 名称重映射：给原本的节点名后添加时间戳

ros::init(argc,argv,"test_node",ros::init_options::AnonymousName);

二、话题重名

1. 问题介绍

• 相比于节点，ROS中的话题当然也存在重名问题，但是会更加复杂一些，因为在实际的应用中 ，话题名的设置相对灵活，需要灵活修改。
• 解决策略：与节点重名相同，基本的策略仍旧是重映射和前缀两种方法，区别在于这里的前缀种类很多，可以分为以下三种：

1. 全局前缀：参考ROS系统，与命名空间平级
2. 相对前缀：参考命名空间，与节点名称平级
3. 私有前缀：参考节点名称，位于节点名称之下

• 实例研究：在解决方法的测试中，假定场景如下：
  使用键盘控制功能包，用于控制海龟运动，指令如下：

sudo apt install ros-noetic-teleop-twist-keyboard
rosrun teleop_twist_keyboard teleop_twist_keyboard.py
rosrun turtlesim turtlesim_node

• 问题：前者(控制节点)话题为cmd_vel，后者(显示节点)是/turtle1/cmd_vel

2. 解决方法

1）rosrun

• 主要使用名称重映射方法，通过如下指令实现便捷修改话题名
  rosrun 功能包名 节点名 话题名:=新话题名

示例如下：

rosrun teleop_twist_keyboard teleop_twist_keyboard.py /cmd_vel:=/turtle1/cmd_vel
rosrun turtlesim turtlesim_node
// 或者相反
rosrun teleop_twist_keyboard teleop_twist_keyboard.py
rosrun turtlesim turtlesim_node /turtle1/cmd_vel:=/cmd_vel

2）launch

• 同样，通过launch文件中node中的remap可以实现话题重映射

<launch>

    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t1" />
    <node pkg="teleop_twist_keyboard" type="teleop_twist_keyboard.py" name="key">
        <remap from="/cmd_vel" to="/turtle1/cmd_vel" />
    </node>
    
	<-- 注释：相反的解决办法 -->

    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t1">
        <remap from="/turtle1/cmd_vel" to="/cmd_vel" />
    </node>
    <node pkg="teleop_twist_keyboard" type="teleop_twist_keyboard.py" name="key" />

</launch>

3）c++

• 对于C++的解决办法，主要采用添加前缀的办法，而不同的名称，添加的前缀不同：

0. 前提：设置节点名称为tsnode，启动节点时添加空间前缀：xxx
1. 全局名称：

//以/开头的名称，与节点名称无关
ros::Publisher pub = nh.advertise<std_msgs::String>("/chatter",1000);
//结果：/chatter

2. 相对名称：

//非/开头的名称，参考工作空间确定话题名
ros::Publisher pub = nh.advertise<std_msgs::String>("chatter",1000);
//结果：xxx/chatter

3. 私有名称：

//以~开头的名称，添加工作空间和节点名前缀
ros::NodeHandle nh("~");
ros::Publisher pub = nh.advertise<std_msgs::String>("chatter",1000);
//结果：/xxx/tsnode/chatter

三、参数重名

1. 问题介绍

• 概念：与先前不同，参数名称也会出现重名覆盖问题，但是解决办法大多只有添加前缀的办法；
• 解决办法：在参数生成时，本质上都会带有一定的前缀，前缀种类同话题的三种，本文将会一一介绍；

2. 解决方法

1）rosrun

• 采用rosrun启动节点，可以通过如下指令设置：

rosrun 功能包名 节点名 _参数名:=参数值

• 实例：自动添加节点前缀（私有模式）：

rosrun turtlesim turtlesim_node _A:=100
// 查看对应参数信息
/turtlesim/A

2）launch

• 两种方法：

1. node标签外设置参数：全局性质

<launch>

    <param name="p1" value="100" />
    <-- 结果：/p1 -->

</launch>

2. node标签内设置参数：私有性质

<launch>

    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t1">
        <param name="p2" value="100" />
    </node>
     <-- 结果：/t1/p2 -->

</launch>

3）c++

• 对于C++编程来说，通过API：param::set或者NodeHandle实现：

• paramset：

ros::param::set("/set_A",100); //全局,和命名空间以及节点名称无关

ros::param::set("set_B",100); //相对,参考命名空间

ros::param::set("~set_C",100); //私有,参考命名空间与节点名称

//结果
/set_A
/xxx/set_B
/xxx/yyy/set_C

• NodeHandle：

ros::NodeHandle nh;
nh.setParam("/nh_A",100); //全局,和命名空间以及节点名称无关

nh.setParam("nh_B",100); //相对,参考命名空间

ros::NodeHandle nh_private("~");
nh_private.setParam("nh_C",100);//私有,参考命名空间与节点名称

//结果
/nh_A
/xxx/nh_B
/xxx/yyy/nh_C

总结

• 声明：本节博客部分参考了CSDN用户赵虚左的ROS教程，从下篇博客起ROS进阶篇的教程将会步入功能组件的学习上，我们首先从TF变换工具包重新出发。