ROS2与ROS1比较及移植指南

╰+攻爆jí腚メ 2022-09-16 01:30 510阅读 0赞

# 0. 简介 #

本文档用于记录现ROS1与ROS2之间的区别，以及如何向ROS2移植。整体架构基于[该文章][Link 1]

ROS2的教程参见：[https://docs.ros.org/en/ros2\_packages/rolling/api/][https_docs.ros.org_en_ros2_packages_rolling_api]

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# 1 工程构建 #

### 1.1 CMakeList的编写 ###

ROS2采用**ament cmake**系统，最主要的区别是原先的catkin Cmake宏被取代

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS 
    ...)
    
    catkin_package(
      INCLUDE_DIRS 
      LIBRARIES 
      CATKIN_DEPENDS)
      
    add_library(controller src/controller.cpp)
    add_dependencies(obot_controller obot_msgs_generate_messages_cpp)
    
    install(TARGETS 
              obot_controller
              obot_controller_node
      LIBRARY DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_LIB_DESTINATION}
      RUNTIME DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_BIN_DESTINATION}
    )
    
    ############################################ 改变为
    
    find_package(ament_cmake REQUIRED)
    find_package(... REQUIRED)
    
    ament_export_include_directories(include)# 标记导出的include目录对应的目录（这是通过目标install调用中的INCLUDES DESTINATION来实现）。
    ament_export_libraries(my_library)# 标记安装的库的位置（这是由ament_export_targets调用中的HAS_LIBRARY_TARGET参数来完成）
    ament_export_dependencies(some_dependency)
    ament_target_dependencies(${PROJECT_NAME} ${DEPS})
    
    ament_package()
    
    install(TARGETS ${PROJECT_NAME}_node
      ARCHIVE DESTINATION lib
      LIBRARY DESTINATION lib
      RUNTIME DESTINATION bin)

若想构建一个兼容ROS1/2的CMakeList.txt，在不同ROS版本有区别的部分通过环境变量触发条件编译

if($ENV{
        ROS_VERSION} EQUAL 2)
    ########################
    ## BULD VERSION: ROS2 ##
    ########################
    else()
    ########################
    ## BULD VERSION: ROS1 ##
    ########################
    endif()

### 1.2 package.xml ###

<buildtool_depend>catkin</buildtool_depend>
    
    <build_depend>message_generation</build_depend>
    <exec_depend>message_runtime</exec_depend>
    
    <buildtool_depend>ament_cmake</buildtool_depend>
    <build_type>ament_cmake</build_type>
    
    <build_export_depend>rclpy</build_export_depend>
    <exec_depend>rclpy</exec_depend>

若想构建一个兼容ROS1/2的package.xml，在不同ROS版本有区别的部分通过环境变量设置条件

<export>
        <build_type condition="$ROS_VERSION == 1">catkin</build_type>
        <build_type condition="$ROS_VERSION == 2">ament_cmake</build_type>
      </export>

### 1.3 launch 文件 ###

ROS2较ROS1，在launch方面进行了比较大的改动。原先ROS1是使用xml格式来编写launch文件，而ROS2却是用python来编写launch文件.

# 导入库
    from launch import LaunchDescription
    from launch_ros.actions import Node
    from ament_index_python.packages import get_package_share_directory
    import os
    
    # 定义函数名称为：generate_launch_description
    def generate_launch_description():
        ns = os.environ.get('ROBOT_ID')##read namespace from env
        return LaunchDescription([
            Node(
            	# 创建Node对象fusion_localizer_node，标明所在位置fusion_localizer，将可执行文件重命名为fusion_localizer_nodes，同时可以将运行节点node放在同一个自定义的命名空间ns当中。
                package='fusion_localizer',
                namespace=ns,
                executable='fusion_localizer_node',
                name='fusion_localizer_nodes',
                parameters,
            ),
        ])
    
    ##少量parameters也可以用以下方法
    parameters=[    {
        'use_sim_time': True},
                    {
        'lane_filename': "tianjin_special_lanes.yaml"},
                    {
        'qc_info_topic': "/b_info"},
                    {
        'service_lane_in_buffer': 3.0}]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASGVybWl0X1JhYmJpdA_size_15_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
**或者通过以下办法来实现多个节点的调用**

def generate_launch_description():
        # 创建Actions.Node对象li_node，标明李四所在位置
        li4_node = Node(
            package="village_li",
            executable="li4_node"
            )
        # 创建Actions.Node对象wang2_node，标明王二所在位置
        wang2_node = Node(
            package="village_wang",
            executable="wang2_node"
            )
        # 创建LaunchDescription对象launch_description,用于描述launch文件
        launch_description = LaunchDescription([li4_node,wang2_node])
        # 返回让ROS2根据launch描述执行节点
        return launch_description

对于ROS1而言，launch文件的编写则比较[简单][Link 2]

### 1.4 parameter参数 ###

我们可以在1.3中看到在launch文件中同样可以对parameter进行少量的赋值，但是大量的parameter参数则是需要通过yaml文件来进行读取

**launch形式**

# 导入库
    from launch import LaunchDescription
    from launch_ros.actions import Node
    from ament_index_python.packages import get_package_share_directory
    import os
    
    # 定义函数名称为：generate_launch_description
    def generate_launch_description():
        para_dir = os.path.join(get_package_share_directory('fusion_localizer'), 'config', 'turtlesim.yaml')##yaml file contains parameters
        ns = os.environ.get('ROBOT_ID')##read namespace from env
        return LaunchDescription([
            Node(
            	# 创建Node对象fusion_localizer_node，标明所在位置fusion_localizer，将可执行文件重命名为fusion_localizer_nodes，同时可以将运行节点node放在同一个自定义的命名空间ns当中。
                package='fusion_localizer',
                namespace=ns,
                executable='fusion_localizer_node',
                name='fusion_localizer_nodes',
                parameters=[para_dir]
            ),
        ])

**命令行形式**

ros2 run turtlesim turtlesim_node --ros-args --params-file ./turtlesim.yaml

在ROS2中yaml[文件格式][Link 3]则是不一样的：**第一层为你的namespace**，**第二层为你的node\_name**，**第三层为ros\_\_parameters**，该层名称为固定不可修改的，第四层为具体的参数，接收包括int, double, bool, string等类型。同一namespace的node应放置于同一层相邻。

your_node_namespace:
      your_node_name_1:
        ros__parameters:
          ip: "192.168.0.10"
          port: 12002
          output: false
    
      your_node_name_2:
         ros__parameters:
            subscribe_topic: "/node_namespace_1/topic"

而在ROS1中则是很简单的yaml格式，直接是\*\*namespace层（可省略）\*\*对应的具体的参数。

local_costmap:
      global_frame: odom
      robot_base_frame: base_link
    
      update_frequency: 5.0
      publish_frequency: 5.0
      transform_tolerance: 0.5

同时，在ROS1中，Parameter参数机制默认是无法实现动态监控的（需要配合专门的动态机制），比如正在使用的参数被其他节点改变了，如果不重新查询的话，就无法确定改变之后的值。ROS2最新版本中添加了参数的事件触发机制`ParameterEventHandler`， 当参数被改变后，可以通过回调函数的方式，动态发现参数修改结果。这里古月老师讲的很详细了，具体参照[这篇文章][Link 4]。

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## …详情请参照[古月居][Link 5] ##

[Link 1]: https://blog.csdn.net/yang434584531/article/details/115749810
[https_docs.ros.org_en_ros2_packages_rolling_api]: https://docs.ros.org/en/ros2_packages/rolling/api/
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASGVybWl0X1JhYmJpdA_size_15_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: /images/20220828/0a2392e827364235a286f862f58a9391.png
[Link 2]: https://blog.csdn.net/weixin_41995979/article/details/81784987
[Link 3]: https://blog.csdn.net/qq_33399315/article/details/106863743
[Link 4]: https://www.guyuehome.com/35373
[Link 5]: https://www.guyuehome.com/35598