【ROS1】07-话题通信中使用自定义msg

目录

一、为什么需要自定义msg

二、使用自定义msg

2.1 定义msg文件

2.2 编辑配置文件

2.3 编译

三、自定义Msg案例

3.1 C++实现

3.1.1 配置 

3.1.2 发布方

3.1.3 订阅方

3.2 Python实现

3.2.1 配置

3.2.2 发布方

3.2.3 订阅方

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一、为什么需要自定义msg

ROS提供的标准消息类型很方便，但它们是通用的。在实际项目中，你经常需要传递一组特定的、有业务逻辑关联的数据。

举个例子：
假设想创建一个节点来检测摄像头画面中的人，并把检测结果发布出去。通常需要传递以下信息：

• 名字（string）

• 年龄（int）

• 在摄像头坐标系下的位置（geometry_msgs/Point）

• 检测的可信度（float）

当然可以把这些信息拼接成一个长字符串，然后用std_msgs/String来发布，但这样做有几个巨大的缺点：

• 解析困难：订阅方需要费力地分割和解析这个字符串，容易出错。

• 效率低下：字符串处理比处理结构化数据慢得多。

• 类型不安全：所有数据都是字符串，失去了原有的数据类型（如整数、浮点数）。

• 可读性差：代码会变得非常混乱。

使用自定义消息就可以避免这些问题。 我们可以创建一个消息，内部可以包含name, age, position, confidence这四个字段。这样，数据既结构化、又高效、还易于使用。

二、使用自定义msg

2.1 定义msg文件

在功能包中添加一个文件夹“msg”，用于存放自定义消息

新建一个msg文件，这里命名为“Person.msg”，然后在“Person.msg”中添加如下信息。这里定义了一个msg文件用于描述一个人的信息，该msg包含人的姓名、身高和年龄。

string name
int32 age
float32 height

2.2 编辑配置文件

打开功能包中的“package.xml”，添加如下部分

打开功能包中的“CMakeLists.txt”，添加如下内容：

配置msg源文件

生成消息时依赖std_msgs

执行时依赖

2.3 编译

Ctrl+Shift+B编译一下，没报错表示编译成功

编译后可以看到在“devel”目录下产生了如下中间文件

三、自定义Msg案例

3.1 C++实现

3.1.1 配置 

打开“c_cpp_properties.json”，添加如下内容，来配置头文件路径

3.1.2 发布方

在功能包的src目录中新建一个cpp文件，这里命名为“demo03_pub_person.cpp” 

添加如下代码

#include "ros/ros.h"
#include "plumbing_pub_sub/Person.h"/*
发布方实现：1. 包含头文件2. 初始化ROS节点3. 创建节点句柄4. 创建发布者对象5. 编写发布逻辑并发布数据
*/int main(int argc, char *argv[])
{setlocale(LC_ALL,"");//2. 初始化ROS节点ros::init(argc,argv,"pub_person");//3. 创建节点句柄ros::NodeHandle nh;//4. 创建发布者对象ros::Publisher pub = nh.advertise<plumbing_pub_sub::Person>("Topic3",10);//5. 编写发布逻辑并发布数据//5.1 创建被发布的数据plumbing_pub_sub::Person person;person.name = "张三";person.age = 18;person.height = 170;//5.2 设置发布频率为1秒1次ros::Rate rate(1);//5.3 循环发布数据while (ros::ok()){person.height += 0.01;  //修改被发布的数据pub.publish(person);  //发布数据rate.sleep();ros::spinOnce();}return 0;
}

打开功能包下的“CMakeLists.txt”，添加如下内容，其中第149行的作用是保证msg先被编译，再编译cpp文件

add_executable(demo03_pub_person src/demo03_pub_person.cpp)add_dependencies(demo03_pub_person ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)target_link_libraries(demo03_pub_person${catkin_LIBRARIES}
)

编译一下，然后开启3个终端窗口，分别用于启动roscore、启动发布方、打印发布信息

roscore  //启动ros核心cd demo02_ws/  //进入工作空间
source ./devel/setup.bash  //刷新环境变量
rosrun plumbing_pub_sub demo03_pub_person  //启动ros节点cd demo02_ws/
source ./devel/setup.bash
rostopic echo Topic3  //打印“Topic3”话题

执行后可以看到打印

如果想打印发布的信息，我们可以添加如下代码

再次编译后执行可以看到发布的信息打印：

3.1.3 订阅方

创建一个.cpp文件，这里命名为“demo04_sub_person.cpp” 

文件中添加如下代码：

#include "ros/ros.h"
#include "plumbing_pub_sub/Person.h"/*
订阅方实现：1. 包含头文件2. 初始化ROS节点3. 创建节点句柄4. 创建订阅者对象5. 处理订阅到的数据6. 调用spin()
*///5. 处理订阅到的数据
void call_doPerson(const plumbing_pub_sub::Person::ConstPtr& person){ROS_INFO("订阅的信息：%s,%d,%.2f", person->name.c_str(), person->age, person->height);
}int main(int argc, char *argv[])
{setlocale(LC_ALL, "");//2. 初始化ROS节点ros::init(argc, argv, "sub_person");//3. 创建节点句柄ros::NodeHandle nh;//4. 创建订阅者对象ros::Subscriber sub = nh.subscribe("Topic3",10,call_doPerson);//6. 调用spin()ros::spin();return 0;
}

打开功能包中的“CMakeLists.txt”添加如下内容

编译后执行

rosrun plumbing_pub_sub demo03_pub_person  //运行发布方rosrun plumbing_pub_sub demo04_sub_person  //运行订阅方

执行效果如下，可以看到订阅方正确打印了订阅到的信息 

3.2 Python实现

3.2.1 配置

打开“settings.json”，添加如下内容：

{"editor.tabSize": 4,"cmake.sourceDirectory": "/home/chaochao/demo02_ws/src/helloworld","files.associations": {"sstream": "cpp"},"python.autoComplete.extraPaths": ["/opt/ros/noetic/lib/python3/dist-packages","/home/chaochao/demo02_ws/devel/lib/python3/dist-packages"]
}

• "/opt/ros/noetic/lib/python3/dist-packages"：

将这个路径添加进去后，当在代码中写下 import rospy 或者 from std_msgs.msg import String 时，VS Code 就知道去哪里找到这些模块。这样，你就可以获得 rospy. 的方法提示（如 rospy.init_node），并且 VS Code 不会报错说“找不到模块”。

• "/home/chaochao/demo02_ws/devel/lib/python3/dist-packages"：

将这个路径添加进去，VS Code 才能识别自定义的模块。例如，如果你创建了一个名为 my_package 的功能包，里面有一个消息 MyStatus.msg，那么在代码中你就可以写 from my_package.msg import MyStatus，VS Code 会正确识别它，并为你提供字段提示，而不会报错。

3.2.2 发布方

在功能包的“scripts”目录中新建一个文件，这里命名为“py_pub_person.py”

在“py_pub_person.py”添加如下代码

#! /usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-import rospy
from plumbing_pub_sub.msg import Person"""
发布方实现：1. 导包2. 初始化ROS节点3. 创建发布者对象4. 编写发布逻辑并发布数据
"""if __name__ == "__main__":#2. 初始化ROS节点rospy.init_node("pub_person")#3. 创建发布者对象pub = rospy.Publisher("Topic4", Person, queue_size=10)#4. 编写发布逻辑并发布数据#4.1 创建Person数据p = Person()p.name = "张三"p.age = 18p.height = 170#4.2 创建Rate对象rate = rospy.Rate(1)#4.3 循环发布数据while not rospy.is_shutdown():pub.publish(p)rospy.loginfo("发布的信息：%s,%d,%.2f", p.name, p.age, p.height)rate.sleep()

cd到“scripts”目录下，输入如下指令来给新创建的Python添加可执行权限

chmod +x *.py

打开“CMakeLists.txt”，添加如下内容

编译一下，然后在终端中运行发布方并通过命令“rostopic echo”查看发布信息

rosrun plumbing_pub_sub py_pub_person.pyrostopic echo Topic4

3.2.3 订阅方

在功能包的“scripts”目录下新建一个Python文件，这里命名为“py_sub_person.py” 

在“py_sub_person.py” 中添加如下代码：

#! /usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-import rospy
from plumbing_pub_sub.msg import Person"""
订阅方实现：1. 导包2. 初始化ROS节点3. 创建订阅者对象4. 处理订阅到的数据5. spin()
"""# 4. 处理订阅到的数据
def call_doPerson(p):rospy.loginfo("订阅的数据：%s, %d, %.2f", p.name, p.age, p.height)if __name__ == "__main__":# 2. 初始化ROS节点rospy.init_node("sub_person")# 3. 创建订阅者对象sub = rospy.Subscriber("Topic4", Person, call_doPerson)# 5. spin()rospy.spin()

再次给新创建的Python文件添加可执行权限 

打开“CMakeLists.txt”，添加如下一行

编译后执行

rosrun plumbing_pub_sub py_pub_person.pyrosrun plumbing_pub_sub py_sub_person.py