ros2 从零开始17 编写可组合节点

前言

背景

之前我们提到，同一个进程有多个节点，这些节点之间的通信是线程同步通信，基于此通信效率很高效。本节我们讨论一下可组合节点。
本节也会对比之前的普通节点和组合节点的区别。

起点

假如我们有一个普通的节点，包含main函数的。如下：

namespace palomino
{
    class VincentDriver : public rclcpp::Node
    {
        // ...
    };
}

int main(int argc, char * argv[])
{
    rclcpp::init(argc, argv);
    rclcpp::spin(std::make_shared<palomino::VincentDriver>());
    rclcpp::shutdown();
    return 0;
}

其CMakeList文件也通常如下：

# ...
add_executable(vincent_driver src/vincent_driver.cpp)
# ...
install(TARGETS vincent_driver
    DESTINATION lib/${PROJECT_NAME}
)

工程更新

假如要将它修改成组合节点，则需要有几项修改。

1. 添加包依赖

package.xml应该依赖于，比如rclcpp_components ，所以在package.xml里面添加如下：

<depend>rclcpp_components</depend>

你也可以手动添加如下依赖<build_depend>和<exec_depend>

2. 类定义变化

类定义唯一需要改变的是，需要一个带参数的构造函数，如下：

VincentDriver(const rclcpp::NodeOptions & options) : Node("vincent_driver", options)
{
  // ...
}

3. 没有main函数。

去掉main函数，替换为下面的代码

#include <rclcpp_components/register_node_macro.hpp>
RCLCPP_COMPONENTS_REGISTER_NODE(palomino::VincentDriver)

如果你的main函数使用了MultiThreadedExecutor，则确保你的运行容器同样也是多线程的（multithreaded）。后续章节会讨论。

4. CMakeList变动

4.1 第一步，需要添加依赖rclcpp_components，如下：

find_package(rclcpp_components REQUIRED)

4.2 第二步，编译目标变化。

编译目标从add_executable（编译进程）变成add_library（编译链接库）， 如下，add_executable已被我注释掉：

#add_executable(vincent_driver src/vincent_driver.cpp)
add_library(vincent_driver_component SHARED src/vincent_driver.cpp)

4.3 第三步，替换旧目标的其他选项，应用到新目标上。

例如ament_target_dependencies(vincent_driver …)变成 ament_target_dependencies(vincent_driver_component rclcpp_components …)， 同时别忘记了多出来的rclcpp_components。同样，下面注释掉的是之前配置项，未被注释的是当前使用的

#ament_target_dependencies(vincent_driver tutorial_interfaces)
ament_target_dependencies(vincent_driver_component tutorial_interfaces rclcpp_components)

4.4 第四步，添加一个声明，注册你的组合节点：

rclcpp_components_register_node(
    vincent_driver_component
    PLUGIN "palomino::VincentDriver"
    EXECUTABLE vincent_driver
)

其中rclcpp_components_register_node有三个参数：

1. 组合节点，这里是vincent_driver_component
2. 组合节点的命名空间，这里是palomino::VincentDriver
3. 组合节点名，这里是vincent_driver

4.5 第五步，也是最后一步，将CMake中运行在旧目标上的安装命令改为安装库版本。

旧的安装命令（注释掉的部分）是将vincent_driver安装到lib/${PROJECT_NAME}目录中, 而现在的安装命令是直接安装到lib目录中。

# install(TARGETS vincent_driver
#     DESTINATION lib/${PROJECT_NAME}
# )
ament_export_targets(export_vincent_driver_component)
install(TARGETS vincent_driver_component
        EXPORT export_vincent_driver_component
        ARCHIVE DESTINATION lib
        LIBRARY DESTINATION lib
        RUNTIME DESTINATION bin
)

运行你的节点

经过上面修改后，用colcon进行编译及安装，这里不再赘述。
关于合成节点的深入介绍，请参见合成教程。按如下编写你的启动脚本。PS:根据官方教程做，到运行节点时翻车了，运行一直报错，以为是哪里写的有问题，而官方的python启动脚本又描述很少。后来看是python启动脚本的原因。这里附上的可运行的python脚本

#!/usr/bin/env python3

from launch import LaunchDescription
from launch_ros.actions import ComposableNodeContainer
from launch_ros.descriptions import ComposableNode
from launch.actions import ExecuteProcess, TimerAction
from launch.substitutions import FindExecutable

def generate_launch_description():
    # 创建组件节点容器
    container = ComposableNodeContainer(
        name='my_container',
        namespace='',
        package='rclcpp_components',
        executable='component_container',
        composable_node_descriptions=[
            ComposableNode(
                package='palomino',
                plugin='palomino::VincentDriver',
                name='VincentDriver',
                extra_arguments=[{'use_intra_process_comms': True}]
            ),
        ],
        output='screen',
    )

    return LaunchDescription([
        container,
    ])

实际运行效果：

root@bc2bf85b2e4a:~/ros2_ws# ros2 launch src/palomino/launch/launch.py 
[INFO] [launch]: All log files can be found below /root/.ros/log/2026-04-27-06-53-18-169175-bc2bf85b2e4a-19235
[INFO] [launch]: Default logging verbosity is set to INFO
[INFO] [component_container-1]: process started with pid [19247]
[component_container-1] [INFO] [1777272798.537723957] [my_container]: Load Library: /root/ros2_ws/install/palomino/lib/libvincent_driver_component.so
[component_container-1] [INFO] [1777272798.547384246] [my_container]: Found class: rclcpp_components::NodeFactoryTemplate<palomino::VincentDriver>
[component_container-1] [INFO] [1777272798.547458915] [my_container]: Instantiate class: rclcpp_components::NodeFactoryTemplate<palomino::VincentDriver>
[INFO] [launch_ros.actions.load_composable_nodes]: Loaded node '/VincentDriver' in container '/my_container'
[component_container-1] [INFO] [1777272799.063800446] [VincentDriver]: Publishing: '0'
[component_container-1] [INFO] [1777272799.563895176] [VincentDriver]: Publishing: '1'
[component_container-1] [INFO] [1777272800.063988902] [VincentDriver]: Publishing: '2'
[component_container-1] [INFO] [1777272800.564248809] [VincentDriver]: Publishing: '3' 

总结

可组合节点没有main函数，需要通过容器或者其他的方式才能加载和运行，下一章节将继续讨论其运行方式。