ROS 话题订阅模型之自定义消息类型 C++实现

ROS 话题订阅模型之自定义消息类型

1.自定义消息类型好处

ROS提供了许多标准的消息类型，如 std_msgs/String、sensor_msgs/Image 等，涵盖了很多常见的数据类型和传感器数据。但是，在实际的开发中，我们经常会遇到需要传输的数据类型是标准消息类型中没有的，或者我们希望定义自己的数据结构以适应特定的应用场景。

因此，ROS允许用户定义自己的消息类型，这样用户可以更灵活地描述和传输数据。一些常见的情况包括：

特定的传感器数据：例如，你可能有一种特殊类型的传感器，它输出的数据类型在标准消息中没有涵盖。
自定义控制命令：你可能需要向机器人或设备发送一些自定义的控制命令，以便执行特定的动作或行为。
自定义数据结构：你可能需要在ROS系统中传输一些复杂的数据结构，例如地图、路径规划数据等。

自定义消息使得ROS更加灵活，能够满足各种各样的应用需求。通过定义自己的消息类型，用户可以更好地组织和传输数据，从而更容易地开发复杂的ROS应用。

2. 使用自定义消息类型

以发送模拟相机数据自定义类型数据为例：

2.1 定义msg 文件

在功能包下新建msg目录，添加Image.msg 文件，用来模拟相机数据

添加以下内容：

uint16 frame_id  # 图像帧的ID  
uint16 width     # 图像的宽度  
uint16 height    # 图像的高度  
int64 timestamp  # 图像的时间戳，通常以纳秒为单位

2.2 编辑配置文件

package.xml中添加编译依赖与执行依赖

  <build_depend>message_generation</build_depend>
  <exec_depend>message_runtime</exec_depend>

CMakeLists.txt编辑 msg 相关配置

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  roscpp
  std_msgs
  message_generation
)
## 配置 msg 源文件
add_message_files(
  FILES
  Image.msg
)
# 生成消息时依赖于 std_msgs
generate_messages(
  DEPENDENCIES
  std_msgs
)
#执行时依赖
catkin_package(
  CATKIN_DEPENDS roscpp rospy std_msgs message_runtime
)

2.3 编译

使用编译命令之后，在工程目录下的 devel/include/包名会生成对应的C++头文件

后续编写代码要引用这些头文件

3.编写简单用例 C++ 传输模拟相机数据

如果使用VsCode开发，为了方便代码提示以及避免误抛异常，需要先配置 vscode，将前面生成的 head 文件路径配置进 c_cpp_properties.json 的 includepath属性:

{
    "configurations": [
        {
            "browse": {
                "databaseFilename": "${default}",
                "limitSymbolsToIncludedHeaders": false
            },
            "includePath": [
                "/opt/ros/melodic/include/**",
                "/usr/include/**",
                "/opt/ros/melodic/include",
                "/home/marxist/userdata/catkin_ws/devel/include/*"

            ],
            "name": "ROS",
            "intelliSenseMode": "gcc-x64",
            "compilerPath": "/usr/bin/gcc",
            "cStandard": "gnu17",
            "cppStandard": "c++17"
        },
        {
            "name": "ros_inc",
            "includePath": [
                "${workspaceFolder}/**"
            ],
            "defines": [],
            "compilerPath": "/usr/bin/gcc",
            "cStandard": "c11",
            "cppStandard": "gnu++14",
            "intelliSenseMode": "linux-gcc-x64"
        }
    ],
    "version": 4
}

3.1 发布模拟相机数据

#include "ros/ros.h"
#include "image_node/Image.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    setlocale(LC_ALL,"");

    //1.初始化 ROS 节点
    ros::init(argc,argv,"image_pub_node");

    //2.创建 ROS 句柄
    ros::NodeHandle nh;

    //3.创建发布者对象
    ros::Publisher pub = nh.advertise<image_node::Image>("image_info",1000);

    //4.组织被发布的消息，编写发布逻辑并发布消息
   image_node::Image image_data;
 
    int start_id =0;
    image_data.height=1080;
    image_data.width=1920;

    ros::Rate r(1);
    while (ros::ok())
    {

  // 获取当前时间  
    ros::Time current_time = ros::Time::now();  
// 将当前时间转换为int64纳秒时间戳  
     image_data.timestamp = current_time.toNSec();  
        pub.publish(image_data);
         // 打印消息字段  

        ROS_INFO("Image frame ID: %d, Width: %d, Height: %d, Timestamp: %ld",image_data.frame_id,image_data.width,image_data.height,image_data.timestamp);
        ros::spinOnce();
    }
    return 0;
}

3.2 接受模拟相机数据



#include "ros/ros.h"
#include "image_node/Image.h"

void doGetData(const image_node::Image::ConstPtr& image_data){
  ROS_INFO("Image frame ID: %d, Width: %d, Height: %d, Timestamp: %ld",image_data->frame_id,image_data->width,image_data->height,image_data->timestamp);
}
int main(int argc, char *argv[])
{   
    setlocale(LC_ALL,"");
    //1.初始化 ROS 节点
    ros::init(argc,argv,"get_image");
    //2.创建 ROS 句柄
    ros::NodeHandle nh;
    //3.创建订阅对象
    ros::Subscriber sub = nh.subscribe<image_node::Image>("image_info",10,doGetData);
    
    //4.回调函数中处理 person

    //5.ros::spin();
    ros::spin();    
    return 0;
}

3.3 配置CmakeLists.txt

add_executable(
  image_pub  src/Image_pub.cpp)

add_dependencies(image_pub ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)

target_link_libraries(image_pub
  ${catkin_LIBRARIES}
)

add_executable(
  image_sub  src/Image_sub.cpp)

add_dependencies(image_sub ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)

target_link_libraries(image_sub
  ${catkin_LIBRARIES}
)