ROS

ROS包中src文件夹结构解析

• CMakeLists.txt
  # package的编译规则（必须）
• package.xml
  # package的描述信息（必须）
• src/
  # 源代码文件
• include/
  # C++头文件
• scripts/
  # 可执行脚本
• msg/
  # 自定义消息
• srv/
  # 自定义服务
• models/
  # 3D模型文件
• urdf/
  # urdf文件
• launch/
  # launch文件

📁 核心配置文件

CMakeLists.txt

• 作用：定义包的编译规则和构建流程
• 关键功能：
  • 声明依赖的库/包 (find_package())
  • 配置可执行文件/库的编译 (add_executable()/add_library())
  • 指定安装规则 (install())

package.xml

• 作用：描述包的元数据信息
• 包含内容：
  • 包名/版本/描述
  • 维护者/作者信息
  • 依赖项 (build_depend/exec_depend)
  • 软件许可协议

📁 代码与资源目录

src/

• 作用：存储源码文件
• 典型内容：
  • C++源文件 (.cpp)
  • Python脚本 (.py)
  • 节点实现代码

include/

• 作用：存放C++头文件
• 规范要求：
  • 头文件与源文件同名但扩展名为.hpp/.h
  • 采用命名空间/包名的目录结构 (如my_pkg/include/my_pkg/)

📁 通信定义

msg/

• 作用：定义自定义消息类型
• 工作流程：
  1. 创建.msg文件 (如MyMessage.msg)
  2. 在package.xml中添加message_generation依赖
  3. 在CMakeLists.txt中配置消息生成

srv/

• 作用：定义服务请求与响应格式
• 文件结构：

  # Request部分
  int32 a
  int32 b
  ---          # 分隔线
  # Response部分
  int32 sum
  

📁 系统配置

launch/

• 作用：存储启动配置文件
• 典型应用：
  • 批量启动节点
  • 设置ROS参数
  • 加载命名空间
  • 包含其他launch文件

urdf/

• 作用：存放URDF(Unified Robot Description Format)模型
• 包含内容：
  • 机器人本体描述文件
  • 传感器安装配置
  • 运动学参数定义

📁 仿真资源

models/

• 作用：存储Gazebo仿真模型
• 文件结构：

  model_name/
  ├── model.config  # 模型元数据
  └── model.sdf    # 模型实体定义
  

📁 脚本工具

scripts/

• 作用：存放可执行脚本
• 典型类型：
  • Python节点 (需添加执行权限 chmod +x)
  • Bash启动脚本
  • 自动化测试脚本

🛠 最佳实践建议

1. 命名规范：

   • 包名使用小写和下划线
   • C++头文件采用.hpp扩展名

2. 编译优化：

   add_compile_options(-Wall -Wextra -Wpedantic)  # 启用严格编译检查
   

3. 消息版本控制：

   # 在消息定义中加入版本标记
   uint32 MSG_VER = 1  # [v1.0] Initial version
   

4. launch文件调试：

   <node pkg="my_pkg" type="node" name="debug_node" 
         output="screen" launch-prefix="xterm -e gdb --args"/>
   

ROS运行时的核心组件

以下是ROS运行时核心组件的关系解析及图示：

ROS运行时架构图解

+----------------+       Topic (异步)       +----------------+
|    Publisher   | ----------------------> |   Subscriber   |
|   (Node A)     | <----------------------  |    (Node B)    |
+----------------+       单向数据流         +----------------+
                          /image_raw
                         /odometry
                        /cmd_vel

+----------------+       Service (同步)      +----------------+
|  Service       | <------------------------ | Service        |
|  Client        | ------------------------> | Server         |
|  (Node C)      |    请求/响应模型           | (Node D)       |
+----------------+    /add_two_ints          +----------------+

核心关系解析

1. 节点(Node) • 角色：独立进程，功能执行单元

• 交互方式：

• 通过话题发布/订阅消息

• 通过服务请求/响应

• 通过参数服务器读写配置

2. 话题(Topic) • 通信模式：发布-订阅（Pub-Sub）

• 数据流向：单向异步

• 典型场景：

# 发布者（激光雷达驱动节点）
pub = rospy.Publisher('/scan', LaserScan, queue_size=10)

# 订阅者（导航节点）
rospy.Subscriber('/scan', LaserScan, scan_callback)

3. 服务(Service) • 通信模式：客户端-服务端（Client-Server）

• 数据流向：双向同步

• 典型场景：

# 服务端（加法计算节点）
srv = rospy.Service('/add_two_ints', AddTwoInts, handle_add)

# 客户端（调用方节点）
client = rospy.ServiceProxy('/add_two_ints', AddTwoInts)
res = client(2, 3)  # 返回5

数据流细节对比