ROS2入门教程—理解话题（Topic）

1 启动小海龟仿真器
2 rqt_graph
3 ros2 topic list
4 ros2 topic echo
5 ros2 topic info
6 ros2 interface show
7 ros2 topic pub
8 ros2 topic hz

ros2将复杂系统分解为许多模块化节点，而这些节点之间则是通过一个至关重要的通道完成数据交换的，这个通道就是“话题”。

一个节点可以通过多个话题向外发布数据，也可以同时订阅多个其他节点发布的话题，相当于话题是一个多对多的订阅/发布模型。

可见，话题是节点之间实现数据传输的重要途径，也是机器人各个子系统之间交换数据的重要方式。

1 启动小海龟仿真器

打开新终端并运行：

ros2 run turtlesim turtlesim_node

打开另一个终端并运行：

ros2 run turtlesim turtle_teleop_key

2 rqt_graph

rqt_graph这个工具，可以从上帝视角看到整个系统的状态。使用rqt_graph来可视化显示节点和话题的连接关系，在一个新的终端中，输入：

rqt_graph

可以看到一个新的界面，里边清晰的展示了ROS计算图的网络形态。

根据上图可以看到相关的节点和话题，先忽略图中的action。如果将鼠标悬停在最下面的topic上，您将看到如上图所示的颜色高亮显示。话题/turtle1/cmd_vel的发布者是/teleop_turtle节点，而订阅者是/turtlesim节点，这个话题中传输的数据就是我们按下键盘之后形成的速度指令。在更加复杂的机器人系统中，rqt_graph工具可以帮助我们快速理清节点之间通过话题的牵连。

3 ros2 topic list

要查看当前系统中所有话题的名称可以使用以下命令：

ros2 topic list

可以看到在终端中输出如下话题列表：

/parameter_events
/rosout
/turtle1/cmd_vel
/turtle1/color_sensor
/turtle1/pose

如果想要知道这些话题传输的是什么类型的数据，可以使用以下命令：

ros2 topic list -t

这回我们不仅可以看到所有话题的列表，还可以清晰的看到每个话题传输的数据类型是什么。

/parameter_events [rcl_interfaces/msg/ParameterEvent]
/rosout [rcl_interfaces/msg/Log]
/turtle1/cmd_vel [geometry_msgs/msg/Twist]
/turtle1/color_sensor [turtlesim/msg/Color]
/turtle1/pose [turtlesim/msg/Pose]

如果想知道所有这些话题在rqt_graph中的位置，可以取消选中“Hide”下的所有框：

4 ros2 topic echo

如果想查看节点之间的话题到底发了什么数据内容，可以使用如下命令：

ros2 topic echo <topic_name>

既然我们知道节点/teleop_turtle通过话题/turtle1/cmd_vel向节点/turtlesim发布数据，那么让我们使用echo对该topic进行查看：

ros2 topic echo /turtle1/cmd_vel

一开始，这个命令不会返回任何数据。那是因为它在等待节点/teleop_turtle发布一些东西。返回运行turtle_teleop_key的终端，使用箭头移动turtle。观察echo运行的终端，你会看到为你的每一个动作发布的位置数据：

linear:x: 2.0y: 0.0z: 0.0
angular:x: 0.0y: 0.0z: 0.0---

原来键盘控制节点将点击的键盘按键变成了线速度和角速度，通过话题发送给海龟仿真器，海龟才动起来的。

5 ros2 topic info

话题不必只是点对点的通信；它可以是一对多，多对一，或多对多。类似查看节点的详细信息一样，我们也可以用如下命令查看话题的详细信息：

ros2 topic info /turtle1/cmd_vel

可以在终端中看到该话题的详细信息：

Type: geometry_msgs/msg/Twist
Publisher count: 1
Subscription count: 1

6 ros2 interface show

节点之间要想成功建立数据传输，必须发布和订阅同样数据类型的消息，发布者发布的是速度指令，订阅者想订阅位置信息可是行不通的。我们在运行ros2 topic list -t之后看到的话题类型让我们知道每个话题可以发送什么类型的消息。回想一下，cmd_vel话题的类型是：

geometry_msgs/msg/Twist

熟悉ROS1的应该并不陌生，这就是在ROS中常用的标准速度指令，以上内容表示在geometry_msgs包的msg中有一个数据类型Twist。这个数据类型的具体数据结构什么样的，继续通过如下指令看一下：

ros2 interface show geometry_msgs/msg/Twist

在终端中输出如下信息：

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

因此，Twist中包含了两个三维向量，分别表示线速度和角速度。

7 ros2 topic pub

现在您已经知道了消息的具体结构，可以使用以下命令直接从命令行将数据发布到话题上：

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

'<args>'参数是您将传递给话题的实际数据，需要使用YAML的语法来描述。比如要发布速度指令Twist，可以按如下方式输入完整命令：

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}}"

--once是一个可选参数，表示“发布一条消息，然后退出”。
运行上述命令之后，在海龟仿真器里面看到小海龟动起来了，

并且在终端中看到如下输出：

publisher: beginning loop
publishing #1: geometry_msgs.msg.Twist(linear=geometry_msgs.msg.Vector3(x=2.0, y=0.0, z=0.0), angular=geometry_msgs.msg.Vector3(x=0.0, y=0.0, z=1.8))

如果希望小海龟一直运动，那就得以某个频率持续发布：

ros2 topic pub --rate 1 /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}}"

这里的区别是删除了--once选项并添加了--rate 1选项，它告诉ros2 topic pub以1 Hz的频率发布命令。

8 ros2 topic hz

如果我们想查看某一个话题的发布频率，可以通过命令行来实现：

ros2 topic hz /turtle1/pose

在终端中可以看到/turtlesim节点发布/turtle1/pose话题的频率：

average rate: 59.354min: 0.005s max: 0.027s std dev: 0.00284s window: 58

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