ros2学习笔记-CLI工具，记录命令对应操作。

环境变量

启动前要检查环境变量：ROS_DOMAIN_ID 和 ROS_LOCALHOST_ONLY。如果通信时PIN不同，应该首先考虑是不是环境变量设置错误。 Configuring environment

记得source一下ros2。

echo "source /opt/ros/humble/setup.bash" >> ~/.bashrc

turtlesim和rqt

Turtlesim 是一款用于学习 ROS2 的轻量级模拟器。 它说明了 ROS 2 在最基本的层面上做了什么，让您了解以后将如何处理真实机器人或机器人模拟。
ros2 工具是用户管理、内省和与 ROS 系统交互的方式。 它支持针对系统及其操作的不同方面的多个命令。 人们可能会使用它来启动节点、设置参数、收听话题等等。 ros2工具是核心 ROS2 安装的一部分。
rqt 是 ROS2 的图形用户界面 (GUI)工具。 在 rqt 中完成的所有操作都可以在命令行上完成，但 rqt 提供了一种更用户友好的方式来操作 ROS2 元素。

以初始状态打开rqt

rqt每次启动都会以上次关闭时的状态打开，如果rqt界面出现了什么异常卡顿（比如某个页面无法点击，或者无法滑动），可以通过下面命令像第一次打开rqt一样。

rqt --clear-config

node

启动节点

ros2 run <package_name> <executable_name>

查看节点列表

ros2 node list

查看节点更多信息

可以看到节点的话题信息(subscribers and publishers)，服务信息(services), 动作信息(action servers and action clients)。

ros2 node info <node_name>    "一般是/node_name"

命令行参数 –ros-args

ROS的命令行参数

--remap
ros2 run some_package some_ros_executable --ros-args --remap foo:=bar
ros2 run some_package some_ros_executable --ros-args -r foo:=bar
ros2 run some_package some_ros_executable --ros-args -r some_node:foo:=bar

--param
ros2 run some_package some_ros_executable --ros-args --param string_param:=test
ros2 run some_package some_ros_executable --ros-args -p string_param:=test
ros2 run some_package some_ros_executable --ros-args -p some_node:string_param:=test

--params-file
ros2 run some_package some_ros_executable --ros-args --params-file params_file.yaml

<params_file.yaml>

node0_name:
  ros__parameters:
     param0_name: param0_value
     ...
     paramN_name: paramN_value
...
nodeM_name:
  ros__parameters:
     ...

* 匹配由斜线划分的单个令牌。** 匹配由斜线划分的零或更多令牌。不允许部分匹配（例如foo*）。
例如：

/**:
  ros__parameters:
    string_param: foo
将在所有节点上设置参数string_param.

/**/some_node:
    ros__parameters:
      string_param: foo
将在任何名称空间中的some_node上设置parameter string_param.

/foo/*:
    ros__parameters:
      string_param: foo
将在名称空间 /foo下的任何节点上设置参数string_param(例如只匹配到foo/foo1 而不会匹配到foo/foo1/foo11).

topic

话题可以理解为是ROS中节点交换消息的总线。

在图中查看节点和话题之间的结构：

rqt_graph

圆的是节点，方的是话题。

话题列表

ros2 topic list

话题类型

ros2 topic type <topic_name>

话题列表，附加话题类型

类型其实就是消息结构（消息属于哪个类）。

ros2 topic list -t

根据类型查找话题名

ros2 topic find <type_name>

查看话题发布的数据

ros2 topic echo <topic_name>

注意：数据只有在发布时终端才可以看到。
此命令会发布一个新话题，话题名字类似于/_ros2cli_26646，在rqt_graph中取消选中Debug即可看见。

查看话题的详细信息

可以查看话题的消息类型，以及其被多少个节点发布消息和被多少个节点订阅。

ros2 topic info <topic_name>

查看类型的详细信息

这里的类型不只是话题的类型可以被查看，其他类型也可以使用此方法看到具体的结构信息。

ros2 interface show <msg type>

查看所有类型的列表

ros2 interface list

以ros2 interface show geometry_msgs/msg/Twist为例，显示的类型如下：

# This expresses velocity in free space broken into its linear and angular parts.
Vector3  linear
        float64 x
        float64 y
        float64 z
Vector3  angular
        float64 x
        float64 y
        float64 z

其中，linear和angular可以理解为一个变量，Vector3 是变量的类型，x,y,z是linear/angular的成员，也是变量。

给话题发布消息（在命令行）

'<args>'参数需要以yaml语法作为输入。

ros2 topic pub <topic_name> <msg_type> '<args>'

'<args>'使用单引号和双引号是等价的，都可以使用。
例如：ros2 topic pub --once /turtle1/cmd_vel geometry_msgs/msg/Twist "{linear: {x: 2.0, y: 0.0, z: 0.0}, angular: {x: 0.0, y: 0.0, z: 1.8}}"（格式和echo显示的结果是一样的）

• --once是一个可选的参数，意为“发布一条消息然后退出”。
• --rate 1 ：以1Hz的频率持续发布消息(为默认参数设置)。
• <args>是yaml格式的,每一个冒号后面的空格都不可以省略。

在rqt-graph中显示如下：

带有时间戳的消息

如果消息的header为完整的标题类型std_msgs/msg/Header(有没有可以通过interface show 查看)，设置为auto会自动填充为当前时间。

ros2 topic pub /pose geometry_msgs/msg/PoseStamped '{header: "auto", pose: {position: {x: 1.0, y: 2.0, z: 3.0}}}'

如果消息中的类型为builtin_interfaces/msg/Time，可以设置now

ros2 topic pub /reference sensor_msgs/msg/TimeReference '{header: "auto", time_ref: "now", source: "dumy"}'

sensor_msgs/msg/TimeReference 结构如下：

查看话题发布的频率Hz

ros2 topic hz <topic_name>

service

服务是节点的另一种通信方法，基于呼叫和响应(call-and-response)模型，话题是publisher-subscriber模型。服务只有在客户端专门调用时才提供数据。

服务列表

ros2 service list

服务类型

服务类型的定义与话题类型类似，但是服务类型有两个部分：一条是请求的消息，另一条是响应的消息。

ros2 service type <service_name>

服务列表，附加服务类型

ros2 service list -t

根据类型查找服务名

ros2 service find <type_name>

服务类型结构

查看方法：

ros2 interface show <type_name>

结构：

request structure 
---
response structure

• ---是request structure 和 response structure 的分隔符。

调用服务

ros2 service call <service_name> <service_type> <arguments>

例如：ros2 service call /spawn turtlesim/srv/Spawn "{x: 2, y: 2, theta: 0.2, name: ''}"
会返回：

requester: making request: turtlesim.srv.Spawn_Request(x=2.0, y=2.0, theta=0.2, name='')

response:
turtlesim.srv.Spawn_Response(name='turtle2')

parameters

参数是节点(node)的配置值，每个节点都维护自己的参数，也有共享参数（和C++很像，有私有成员，也有静态成员）。

参数列表

ros2 param list

获取参数值

ros2 param get <node_name> <parameter_name>

设置参数值

ros2 param set <node_name> <parameter_name> <value>

获取节点所有参数

ros2 param dump <node_name>

如果想将参数存入到文件中，可以使用linux中的>运算符：

ros2 param dump /turtlesim > turtlesim.yaml 

导出为yaml结构，以后使用时可以直接导入。

为节点加载参数

ros2 param load <node_name> <parameter_file>

例如：ros2 param load /turtlesim turtlesim.yaml
需要注意的是只读的参数只能在启动时进行修改，所以那些参数将不会被修改。

启动时指定节点参数

ros2 run <package_name> <executable_name> --ros-args --params-file <file_name>

例如：ros2 run turtlesim turtlesim_node --ros-args --params-file turtlesim.yaml
这将使得所有参数根据给定的文件更新，具体细节见ROS的命令行参数。

action

action基于topic和service。它的功能类似于service。但是action的特点是：动作不仅可以被取消，还提供了稳定的反馈(service只能返回一个单独的回复response)。
action由三个部分组成：目标，反馈和结果。
操作使用client-server模型，类似于Publisher-Subscriber模型。 “action client”节点将目标发送到“action server”节点，该节点确认目标并返回反馈和结果。

当调用：

 ros2 run turtlesim turtle_teleop_key

终端会显示：

Reading from keyboard
---------------------------
Use arrow keys to move the turtle.
Use G|B|V|C|D|E|R|T keys to rotate to absolute orientations. 'F' to cancel a rotation.'Q' to quit.

Use arrow keys to move the turtle.对应topic，
Use G|B|V|C|D|E|R|T keys to rotate to absolute orientations. ‘F’ to cancel a rotation. ‘Q’ to quit.对应action。

每次按下这些按键时，都会将目标发送到/turtlesim节点的action服务器上。一旦乌龟旋转完成，乌龟节点会返回一个信息，比如：[INFO] [turtlesim]: Rotation goal completed successfully ，实际上不同的动作对应不同的反馈信息和结果。

对于动作而言，client可以取消目标(按下F)，server也可以取消目标(连续按下D G,server会自动放弃第一个目标，但不是所有的server都是这样处理)。

通信方式

执行ros2 node info /turtlesim可以看到最下方关于action的信息：

  Action Servers:
    /turtle1/rotate_absolute: turtlesim/action/RotateAbsolute
  Action Clients:

这说明/turtlesim节点会接受/turtle1/rotate_absolute提供的目标并且给它提供反馈。

执行ros2 node info /teleop_turtle可以看到最下方关于action的信息：

  Action Servers:

  Action Clients:
    /turtle1/rotate_absolute: turtlesim/action/RotateAbsolute

这说明/teleop_turtle节点会发送目标给/turtle1/rotate_absolute。

动作列表

ros2 action list

动作列表，附加类型

ros2 action list -t

动作更多信息

会返回动作的客户端和服务端节点。

ros2 action info /turtle1/rotate_absolute

动作类型结构

以turtlesim/action/RotateAbsolute类型为例：

ros2 interface show turtlesim/action/RotateAbsolute

返回：

# The desired heading in radians
float32 theta
---
# The angular displacement in radians to the starting position
float32 delta
---
# The remaining rotation in radians
float32 remaining

分成了三部分，其中---是分隔符，第一部分是目标，第二部分是结果，第三部分是反馈信息。

发送动作目标

ros2 action send_goal <action_name> <action_type> '<values>'

<values>需要采用YAML格式。
例如：ros2 action send_goal /turtle1/rotate_absolute turtlesim/action/RotateAbsolute "{theta: 1.57}"

发送动作目标，要求有稳定的反馈

ros2 action send_goal /turtle1/rotate_absolute turtlesim/action/RotateAbsolute "{theta: -1.57}" --feedback

会返回：

Sending goal:
   theta: -1.57

Goal accepted with ID: e6092c831f994afda92f0086f220da27

Feedback:
  remaining: -3.1268222332000732

Feedback:
  remaining: -3.1108222007751465

…

Result:
  delta: 3.1200008392333984

Goal finished with status: SUCCEEDED

其中Feedback会持续提供反馈信息，直到目标达到。

topic，service，action的区别

通信机制	描述	使用场景
Topic	一种异步消息队列，分为publisher(发送信息)和subscriber(接受消息)	处理连续数据流，多对多的形式
Service	一种同步请求/响应交互模式(发送一次，反馈/响应一次)	一部分定义请求部分，一部分定义回应部分
Action	一种异步请求/响应交互模式，带有反馈机制(发送一个目标，执行过程中连续反馈，直到达到目标)	需要反馈/状态跟踪，需要花费大量时间，可以被中断

使用 rqt_console 查看特定日志消息

启动

ros2 run rqt_console rqt_console

过滤某些级别的消息

只查看级别大于等于WARN的日志消息。

ros2 run turtlesim turtlesim_node --ros-args --log-level WARN  #大小写都可以

ROS2的日志级别按严重性排序：

Fatal
Error
Warn
Info
Debug

默认级别是Info，因此看不到级别为Debug的消息。
如果设置显示的消息级别是Warn，那么Info和Debug级别的消息都会被显示。

启动节点(Launching nodes)

使用命令行工具一次启动多个节点。

ros2 launch turtlesim multisim.launch.py

这会启动两个turtlesim node，使用ros2 topic list可以看到两个node分别为turtlesim1和turtlesim2：

/parameter_events
/rosout
/turtlesim1/turtle1/cmd_vel
/turtlesim1/turtle1/color_sensor
/turtlesim1/turtle1/pose
/turtlesim2/turtle1/cmd_vel
/turtlesim2/turtle1/color_sensor
/turtlesim2/turtle1/pose

因此我们可以开两个终端来分别控制两个节点：

1. ros2 topic pub /turtlesim1/turtle1/cmd_vel geometry_msgs/msg/Twist "{linear: {x: 2.0, y: 0.0, z: 0.0}, angular: {x: 0.0, y: 0.0, z: 1.8}}"
2. ros2 topic pub /turtlesim2/turtle1/cmd_vel geometry_msgs/msg/Twist "{linear: {x: 2.0, y: 0.0, z: 0.0}, angular: {x: 0.0, y: 0.0, z: -1.8}}"

注意:
也可以使用XML和YAML来创建启动文件。 具体细节可以查看Using Python, XML, and YAML for ROS 2 Launch Files

对于launch的更多信息可以查看ROS2 launch tutorials

记录和播放数据

记录有关topic的数据，因此可以随时重播和检查。

记录单个topic

ros2 bag record <topic_name>

例如：ros2 bag record /turtle1/cmd_vel
这会根据时间戳来创建bag文件的名称，想要指定文件名称可以用-o来指定。

记录多个topic

记录多个topic时直接输入多个topic名称，用空格隔开。

ros2 bag record -o subset <topic1_name> <topic2_name> 

-o选项允许为bag文件选择一个唯一的名称。这里的subset就是要创建的文件目录名称。
例如：ros2 bag record -o subset /turtle1/cmd_vel /turtle1/pose

查看记录信息

ros2 bag info <bag_file_name>

例如：ros2 bag info subset

记录回放

ros2 bag play <bag_file_name>

有关ros bag更详细的信息在这里找到：https://github.com/ros2/rosbag2。