ROS（Robot Operating System）命令与通信速查笔记（优化版）

0. 快速心智模型（Mental Model）

• ROS Master（roscore）：名称服务（Name service）+ 参数服务（Parameter server）等基础设施；节点通过它做“发现（discovery）”和“握手（handshake）”。

• Node（节点）：可执行进程（process），发布/订阅 Topic，提供/调用 Service，或作为 Action 的 client/server。

• Topic（主题）：异步流式消息（asynchronous streaming），多对多（many-to-many）。

• Service（服务）：同步请求-响应（synchronous request/response），一次性（one-shot），短事务（short transaction）。

• Action（动作）：面向长任务（long-running task），支持 goal / feedback / result / status / cancel。

1. 启动与运行（Launch & Run）

1.1 roscore

启动 ROS Master（ROS Master）。

roscore

要点（Notes）：

• 只需要一个 roscore；重复启动会端口冲突（port conflict）。

• 分布式 ROS（distributed ROS）时，ROS_MASTER_URI 环境变量（environment variable）会影响连接。

1.2 roslaunch

通过 launch 文件启动多个节点（launch multiple nodes）。

roslaunch <package_name> <launch_file.launch>

roslaunch  turtlebot3_gazebo  turtlebot3_empty_world.launch

要点（Notes）：

• roslaunch 会自动启动 roscore（如果未启动）。

• 常用于一键拉起：仿真（Gazebo）、传感器（sensors）、导航栈（navigation stack）等。

1.3 rosrun

运行包内可执行文件（run executable in a package）。

rosrun <package_name> <executable>

rosrun  rqt_graph  rqt_graph

2. 节点（Node）观察与调试（Debugging）

2.1 rosnode

查看 ROS 网络中活跃节点（active nodes）。

rosnode  list

rosnode  info  /<node_name>

3. Topic（主题）观察与调试（rostopic）

3.1 列表与过滤（List & Filter）

rostopic  list

rostopic  list | grep  /camera

3.2 查看 Topic 详情（Type / Publisher / Subscriber）

rostopic  info  /cmd_vel

重点字段（Key fields）：

• Type：消息类型（message type），例如 geometry_msgs/Twist

• Publishers / Subscribers：谁在发（publisher）、谁在收（subscriber）

3.3 查看消息内容（Echo）

rostopic  echo  /chatter

rostopic  echo  -n  2  /chatter  # 只看 2 条（2 messages）

rostopic  echo  -c  /odom  # 清屏持续刷新（clear screen, good for odom）

rostopic  echo  -h  # 查看更多参数（help）

3.4 发布一条消息（Pub）

从命令行向 topic 发布消息（publish message from CLI）。

rostopic  pub  /<topic_name> <msg_type> '<yaml_data>'

示例（给 /cmd_vel 发速度 / velocity command）：

rostopic  pub  /cmd_vel  geometry_msgs/Twist  '{linear: {x: 0.2, y: 0.0, z: 0.0}, angular: {x: 0.0, y: 0.0, z: 0.5}}'

4. Message（消息）类型查看（rosmsg）

4.1 rosmsg info

查看某个消息类型的字段结构（message definition / fields）。

rosmsg  info  geometry_msgs/Twist

备注（Note）：

• Type 往往来自 rostopic info /xxx 的输出。

5. Service（服务）观察与调用（rosservice / rossrv）

5.1 rosservice：列出与查看信息（List & Info）

rosservice  list

rosservice  info  /<service_name>

5.2 调用 Service（Call）

rosservice  call  /<service_name> '<yaml_request>'

5.3 rossrv info：查看 srv 的请求/响应结构（Request/Response Schema）

用于确认 request/response 字段（fields）。

rossrv  info <package_name>/<SrvType>

# Example:

rossrv  info  tuos_ros_msgs/SetBool

典型输出（Typical output）：

bool request_signal

---

bool response_signal

string response_message

关键纠错（Important Fix）：Client / Server 方向关系

• Service Client：发送请求（request）

• Service Server：接收请求并返回响应（response）

更严谨描述（Precise wording）：

• client.py 发 request，并接收 response

• server.py 接收 request，并返回 response

6. Action（动作）调试与流程（Actionlib）

Action 本质：一组约定 Topic + 状态机（state machine），通常包含：

• /<action_name>/goal

• /<action_name>/feedback

• /<action_name>/result

• /<action_name>/status

• /<action_name>/cancel

6.1 用 rostopic 找 Action（实战技巧）

更精确的做法：找 goal/status/result 后缀（suffix）。

rostopic  list | grep  /goal

rostopic  list | grep <action_name>

6.2 看 Action 的消息结构（Goal/Feedback/Result 类型）

步骤（Steps）：

1. 先看 goal topic 的类型（Type）：

rostopic  info  /<action_name>/goal

2. 把 Type 拿去查结构（schema）：

rosmsg  info <Type>

6.3 Action Client 代码结构（建议模板）

核心元素（Key elements）：

• SimpleActionClient 初始化（client init）

• wait_for_server() 等 server 上线（wait for server）

• send_goal(goal, feedback_cb=...)

• get_result() 获取最终结果（final result）

• 可选（Optional）：cancel_goal() / cancel_all_goals()

术语对齐（Terminology alignment）：

• feedback_callback：由 server 推送触发（server-driven callback），不是 client 自己调用。

• shutdown_ops：更标准命名建议 shutdown_hook 或 on_shutdown。

6.4 Action 的消息流（Message Flow）

• client → server：goal（通常一次 / usually once）

• server → client：feedback（多次 / multiple）

• server → client：status（持续更新 / continuous）

• server → client：result（最终一次 / final once）

7. Catkin（构建系统）与工作空间（Workspace）

7.1 创建包（catkin_create_pkg）

catkin_create_pkg  week1_pubsub  std_msgs  rospy

含义（Meaning）：

• week1_pubsub：包名（package name）

• std_msgs rospy：依赖（dependencies）

7.2 构建（catkin build / catkin_make）

使用 catkin_tools 的 catkin build：

catkin  build  week1_pubsub

更稳的环境加载方式（Recommended）

构建后 source workspace 的 setup：

source  devel/setup.bash

如果要每次开终端自动生效，把上面这行写进 ~/.bashrc（recommended persistent setup），而不是每次都 source ~/.bashrc。

8. Linux 常用辅助命令（Utilities）

8.1 chmod

给脚本可执行权限（make file executable）。

chmod  +x  publisher.py

8.2 eog

命令行打开图片（Eye of GNOME）。

eog  .

8.3 backup / restore（自定义脚本）

这两个看起来是 WSL 下的自定义命令（custom alias/script），不是 ROS 自带命令：

wsl_ros  backup

wsl_ros  restore

建议在笔记中标注来源（where it comes from），避免误解。

9. 通信方式选型（When to Use What）

• Topic（发布/订阅, Pub/Sub）：低耦合（loose coupling）、持续数据流（streaming），适合传感器（sensors）、里程计（odometry）、控制指令（control command）；允许一定丢包/延迟（loss/latency tolerance）。

• Service（服务, RPC-like）：短、确定性强（short & deterministic）的操作，例如查状态（query）、一次性计算（one-shot computation）、触发开关（toggle）。

• Action（动作, Long task + progress）：耗时任务（long task）、可取消（cancelable）、需要进度反馈（feedback），例如导航到点（navigation）、机械臂轨迹（trajectory execution）。

10. 最值得记住的修正点（Top Fixes）

1. Service 方向：client 发 request；server 回 response（client 同时会接收 response）。

2. Action 定位：优先 grep /goal 找 action，再用 rostopic info → rosmsg info 深挖字段结构。

3. 构建后 source：推荐 source devel/setup.bash；需要持久化再写入 ~/.bashrc。