机器人操作系统ROS2之理解节点：节点的功能以及与它们交互的工具

背景

1、ROS2图

ROS图是由同时处理数据的ROS2各个元素组成的网络。如果你把ROS图映射出来，并做可视化的话，可以看到其所有的可执行文件以及它们之间的连接。

2、ROS2中的节点

ROS中的每个节点应该专注于单一模块化功能，例如控制轮毂电机或发布激光测距仪的传感器数据。节点之间可通过话题（topics）、服务（services）、动作（actions）或参数（parameters）向其他节点发送和接收数据。
一个完整的机器人系统通常由许多协同工作的节点组成。在ROS2中，单个可执行文件（c++程序、Python程序等）可以包含一个或多个节点。
准备

如果您看过之前的教程，应该还记得安装ROS2完成后需要配置环境变量。
这一节中，同样不要忘记在使用ROS2前需要先设置环境：

1. # Replace ".bash" with your shell if you're not using bash
2. # Possible values are: setup.bash, setup.sh, setup.zsh
3. source /opt/ros/jazzy/setup.bash

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任务

1、ros2 run

ros2 run命令用于起动一个ROS2包中的可执行程序

1. ros2 run <package_name> <executable_name>

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比如运行turtlesim，您需要首先打开一个新的终端，然后输入以下命令：

1. ros2 run turtlesim turtlesim_node

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一个模拟窗口会出现，窗口中间会有一个随机海龟：

在这里, 包名是turtlesim，可执行程序是turtlesim_node。但是我们仍然还不知道节点名称。您可以通过命令“ros2 node list”找到节点名。
2、ros2 node list

ros2 node list会显示所有正在运行的节点名。当您想要与某个节点进行交互时，或者当您的系统运行了许多节点，并想要跟踪它们时，这将非常有用。
保持上一个终端中turtlesim运行，然后打开一个新的终端，输入以下命令：

1. ros2 node list

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新的终端会返回当前正在运行的节点名：

1. /turtlesim

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接着，再打开另一个新的终端，打开接受键盘输入的teleop节点：

1. ros2 run turtlesim turtle_teleop_key

复制代码

在这里，我们又一次用到了turtlesim包，但是这次我们的执行的程序是turtle_teleop_key。
返回到您运行ros2 node list终端，并重新运行一次，您将会看到两个正在运行的节点：

1. /turtlesim
2. /teleop_turtle

复制代码

2.1、重映射

重映射功能允许您将节点的默认属性（如节点名称、话题名称、服务名称等）重新分配为自定义值。
现在，让我们重新分配/turtlesim节点的名称。在一个新的终端中，运行如下命令：

1. ros2 run turtlesim turtlesim_node --ros-args --remap __node:=my_turtle

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由于您再次调用ros2 run运行一个新的turtlesim包里的turtlesim_node，这将打开另一个turtlesim窗口。现在如果您返回到运行ros2 node list的终端，并再次运行它，您将看到三个节点名称，其中有一个是您刚刚重新分配的节点，名字是my_turtle：

1. /my_turtle/turtlesim
2. /teleop_turtle

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3、ros2 node info

现在您已经知道了节点的名称，您可以使用以下命令访问节点的更多信息：

1. ros2 node info <node_name>

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比如，检查您最后一个节点my_turtle，运行以下命令：

1. ros2 node info <node_name>/my_turtle

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ros2 node info会返回一个列表，其中包含了定阅者、服务、动作等等。也就是说与该节点交互的ROS图连接。输出应该是这样的：

1. /my_turtle
2.   Subscribers:
3.     /parameter_events: rcl_interfaces/msg/ParameterEvent
4.     /turtle1/cmd_vel: geometry_msgs/msg/Twist
5.   Publishers:
6.     /parameter_events: rcl_interfaces/msg/ParameterEvent
7.     /rosout: rcl_interfaces/msg/Log
8.     /turtle1/color_sensor: turtlesim/msg/Color
9.     /turtle1/pose: turtlesim/msg/Pose
10.   Service Servers:
11.     /clear: std_srvs/srv/Empty
12.     /kill: turtlesim/srv/Kill
13.     /my_turtle/describe_parameters: rcl_interfaces/srv/DescribeParameters
14.     /my_turtle/get_parameter_types: rcl_interfaces/srv/GetParameterTypes
15.     /my_turtle/get_parameters: rcl_interfaces/srv/GetParameters
16.     /my_turtle/list_parameters: rcl_interfaces/srv/ListParameters
17.     /my_turtle/set_parameters: rcl_interfaces/srv/SetParameters
18.     /my_turtle/set_parameters_atomically: rcl_interfaces/srv/SetParametersAtomically
19.     /reset: std_srvs/srv/Empty
20.     /spawn: turtlesim/srv/Spawn
21.     /turtle1/set_pen: turtlesim/srv/SetPen
22.     /turtle1/teleport_absolute: turtlesim/srv/TeleportAbsolute
23.     /turtle1/teleport_relative: turtlesim/srv/TeleportRelative
24.   Service Clients:
26.   Action Servers:
27.     /turtle1/rotate_absolute: turtlesim/action/RotateAbsolute
28.   Action Clients:

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现在尝试在/teleop_turtle节点上运行相同的命令，看看它的连接与my_turtle有什么不同。
总结

节点是ROS2的一个基本元素，在机器人系统中服务于单一的、模块化的目的。
您通过运行可执行文件turtlesim_node和turtle_teleop_key，使用了turtlesim功能包中的节点。
您学会了如何使用ros2 node list查看运行中的节点名称，以及通过ros2 node info来查看单个节点的详细信息。这些工具对于理解复杂真实机器人系统中的数据流至关重要。
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