1. ROS2 是什么

ROS2 可以理解成机器人系统里的“通信框架”。

机器人不是一个大程序写到底，而是由很多小程序组成。每个小程序负责一件事，例如：

状态读取 速度控制 摄像头读取 目标识别 急停保护 任务状态机

这些小程序之间通过 ROS2 通信。

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2. Node：节点

ROS2 里的一个可运行程序叫 node。 /talker /listener就是两个节点。

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3. Topic：话题

Topic 是 ROS2 里的“通信频道”。 /chatter 它就是 talker 和 listener 之间传消息的频道。

举例的通信结构是：talker → /chatter → listener

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4. ros2 topic list

命令：ros2 topic list 作用：查看当前 ROS2 系统里有哪些 topic。

/chatter /parameter_events /rosout 其中 /chatter 是 talker/listener 正在通信的 topic。

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5. ros2 node list

命令：ros2 node list 作用：查看当前有哪些 ROS2 节点正在运行。

/listener /talker说明当前有两个节点正在运行。

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6. ros2 topic echo

命令：ros2 topic echo /chatter 作用：直接查看某个 topic 里正在传输的数据。

data: 'Hello World: 99'---data: 'Hello World: 100'--- 这说明 /chatter 频道里确实有数据在传输。

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二、ROS2 工作空间

创建的工作空间是：~/Embodied-Robot-Secondary-Dev-Demo

它的结构是：

Embodied-Robot-Secondary-Dev-Demo/
├── src/
├── build/
├── install/
└── log/

src 放自己写的 ROS2 源码 build 编译过程文件 install 编译完成后的可运行环境 log 编译日志

最重要的是 src/。以后写的 ROS2 package 都放在这里。

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三、colcon build 是什么

命令：colcon build 作用：编译当前 ROS2 工作空间。

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四、source install/setup.bash 是什么

命令：source install/setup.bash 作用：让当前终端认识你这个 ROS2 工作空间。

系统 ROS2 在：/opt/ros/jazzy 所以你需要：source /opt/ros/jazzy/setup.bash

我自己的项目在：~/Embodied-Robot-Secondary-Dev-Demo 所以需要：source install/setup.bash

source /opt/ros/jazzy/setup.bash= 让终端认识 ROS2 本体

source install/setup.bash= 让终端认识你自己的项目

如果以后写完节点后不执行 source install/setup.bash，可能会出现：Package not found

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五、.bashrc 配置

为了避免每次打开新终端都手动加载项目环境，可以把工作空间的 setup.bash 写入 .bashrc：

echo "source ~/Embodied-Robot-Secondary-Dev-Demo/install/setup.bash" >> ~/.bashrc

作用是：以后每次打开新终端，都会自动加载当前 ROS2 工作空间，这样系统就能找到项目里的 package 和节点命令，

例如：ros2 run robot_base state_publisher

ros2 run robot_base state_listener

配置后可以用下面命令检查：

source ~/.bashrc

ros2 pkg list | grep robot_base

如果能看到 robot_base，说明配置生效。

注意：不要重复执行很多次 echo ... >> ~/.bashrc，否则 .bashrc 里会出现多行重复配置。

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六、ROS2 的基本通信模型

ROS2 中，一个功能模块通常写成一个 Node。多个 Node 之间通过 Topic 传递消息。

Node 是机器人系统里的功能模块，Topic 是模块之间传消息的通道，Message 是具体传输的数据。

两条基础通信链路：

state_publisher.py → /robot/state → state_listener.py

cmd_vel_publisher.py → /cmd_vel

前一条用于机器人状态读取，后一条用于机器人速度控制。

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七、Publisher 与 Listener

Publisher 负责发布消息。它不关心有没有人接收，只负责把消息发到指定 topic。

例如：state_publisher.py 会定时向 /robot/state 发布机器人状态。

Listener / Subscriber 负责订阅消息。只要 topic 上有新消息，它就会自动触发 callback 函数处理。

例如：state_listener.py 订阅 /robot/state，收到消息后执行 state_callback()。

核心关系是：

Publisher 发布 → Topic 传递 → Subscriber 接收 → Callback 处理

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八、机器人状态消息 /robot/state

/robot/state 用来表示机器人当前状态，例如：机器人名称 当前模式 电量 是否连接 是否急停 当前线速度 当前角速度

我项目的当前代码中状态先用 Python 字典表示，再通过 json.dumps() 转成字符串，放进 String 消息里发布。

订阅端收到后，再用 json.loads() 把字符串转回字典，然后读取里面的字段。

json.dumps()：字典变字符串。json.loads()：字符串变字典。

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九、rclpy.spin(node) 的作用

rclpy.spin(node) 的作用是：让节点持续运行。如果没有 spin，节点创建完可能很快退出。

对 publisher 来说，spin 可以让定时器持续触发。

对 listener 来说，spin 可以让节点一直等待新消息。

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十、速度控制 Topic：/cmd_vel

/cmd_vel 是机器人里常见的速度控制 topic。它通常使用 Twist 消息类型。

常用字段有两个：

• linear.x：控制前进或后退速度
• angular.z：控制左转或右转速度

常见含义：

• linear.x = 0.2，angular.z = 0.0：向前运动，不旋转
• linear.x = 0.0，angular.z = 0.5：原地左转
• linear.x = 0.0，angular.z = 0.0：停止

这里的 0.2 表示速度，不是“每次走 0.2”。

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十一、step 和 tick 的作用

在 cmd_vel_publisher.py 中，可以用 step 和 tick 实现简单动作序列。

step 表示当前动作阶段。

例如：step = 0：前进 step = 1：停止 step = 2：左转 step = 3：停止

tick 表示当前动作阶段已经执行了多少次。

如果定时器周期是 0.5 秒，那么：动作持续时间 = tick × 0.5 秒

例如：前进阶段执行 6 次，就是 6 × 0.5 = 3 秒。

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十二、package.xml 和 setup.py

package.xml 可以理解为 ROS2 package 的说明书和依赖清单。

因为 /cmd_vel 使用 Twist，而 Twist 来自 geometry_msgs，所以需要在 package.xml 中声明 geometry_msgs 依赖。

setup.py 用来注册 Python 节点命令。

只有在 setup.py 里注册了：cmd_vel_publisher = robot_base.cmd_vel_publisher:main

才能通过 ros2 run robot_base cmd_vel_publisher 运行这个节点。