為什么需要

在機器人開發中，會有很多參數和設置可以后期需要調整的，如果都放到源碼里很難實現動態修改和管理，ROS2為了解決這一問題，提出了參數這一通信機制。

是什么

如何理解“參數”？

• ROS2的參數就是節點的設置
• 參數類似于ROS中的全局變量，由ROS Master進行管理，其通信機制較為簡單，不涉及TCP/UDP的通信。

參數服務器是一種特殊的“通信方式”。特殊點在于參數服務器是節點存儲參數的地方、用于配置參數、全局共享參數。

• 參數服務器使用互聯網傳輸，在節點管理器中運行，實現整個通信過程
• 參數服務器，作為ROS中另外一種數據傳輸方式，有別于topic和service，它更加靜態。
• 參數服務器維護者一個數據字典，字典里存儲著各種參數和配置
  • 參數服務器在ROS中主要用于實現不同節點之間的數據共享。一般用于存儲一些多節點共享的數據，類似于全局變量。
  • 參數服務器相當于是獨立于所有節點的一個公共容器，可以將數據存儲在該容器中，被不同的節點調用，當然不同的節點也可以往其中存儲數據。

維護方式

參數服務器的維護方式非常的簡單靈活，總的來講有三種方式：

• 命令行維護
• launch文件內讀寫
• node源碼

命令行維護

使用命令行來維護參數服務器，主要使用rosparam語句來進行操作的各種命令，如下表：

ROS1：rosparam 命令作用

rosparam set param_key param_value	設置參數
rosparam get param_key	顯示參數
rosparam load file_name	從文件加載參數
rosparam dump file_name	保存參數到文件
rosparam delete	刪除參數
rosparam list	列出參數名稱

load&&dump文件

load和dump文件需要遵守YAML格式，一般格式如下：

key : value

具體示例如下：

name:'Zhangsan' age:20 gender:'M' score{Chinese:80,Math:90} score_history:[85,82,88,90]

一般格式如下：

launch文件內讀寫

launch文件中有很多標簽，而與參數服務器相關的標簽只有兩個，一個是< param>，另一個是< rosparam>

node源碼

除了上述最常用的兩種讀寫參數服務器的方法，還有一種就是修改ROS的源碼，也就是利用API來對參數服務器進行操作。具體內容我們學習完后面章節再進行介紹。

ROS2：體驗一下

（1）運行小烏龜模擬器節點和小烏龜控制節點

# 終端一 ros2 run turtlesim turtlesim_node# 終端二 ros2 run turtlesim turtle_teleop_key

（2）查看參數

• 查看節點有哪些參數（設置）

ros2 param list

• 看參數的詳情信息：參數的名字，參數的描述，參數的類型，還有對參數的約束，最大值最小值等。

# ---- 語法-------- ros2 param describe <node_name> <param_name># ------ 舉例 --- ros2 param describe /turtlesim background_b

• 獲取參數名

param list

• 獲取參數值

ros2 param get /turtlesim background_b

• 設置參數值：注意這里只是臨時修改

# ------------語法 ros2 param set <node_name> <parameter_name> <value># ---------- 舉個例子 ros2 param set /turtlesim background_r 44 ros2 param set /turtlesim background_g 156 ros2 param set /turtlesim background_b 10

• 把參數存起來：相當去把當前的參數值拍一張快照，然后保存下來，后面可以用于恢復參數到當前的數值。

# ------------語法 ros2 param dump <node_name># ---------- 舉個例子 ros2 param dump /turtlesim # 文件被保存成了yaml格式，用cat指令看一看 文件被保存成了yaml格式，用cat指令看一看# 恢復參數：# 方法一：# 我們Ctrl+C關閉烏龜模擬器，然后再重新運行。ros2 run turtlesim turtlesim_node# 著通過param的load的方法把參數值恢復成我們之前存儲的。ros2 param load /turtlesim ./turtlesim.yaml# 方法二：啟動節點時加載參數快照# 語法：ros2 run <package_name> <executable_name> --ros-args --params-file <file_name># 先關閉烏龜，然后重新運行ros2 run turtlesim turtlesim_node --ros-args --params-file ./turtlesim.yaml

三個角色

• ROS Master (管理者)：管理者作為一個公共的容器保存數據
• Talker (參數設置者)：參數設置者往容器中存儲數據
• Listener (參數調用者)： 參數調用者讀取容器中所需的數據

建立流程

• step1：
  • 參數設置者使用RPC向參數服務器發送參數(包括參數名與參數值)
  • ROS Master 將參數保存到參數列表中。
• step2：
  • 參數調用者使用RPC向參數服務器發送參數查找請求，請求中包含要查找的參數名。
• step3：
  • ROS Master 根據步驟2請求提供的參數名查找參數值，并使用RPC將查詢結果發送給參數調用者。

參數組成成分

ROS2參數是由鍵值對組成的.

• 名字的數據類型是字符串
• 值的數據類型可以是：
  • bool 和bool[]，布爾類型用來表示開關，比如我們可以控制雷達控制節點，開始掃描和停止掃描。
  • int64 和int64[]，整形表示一個數字，含義可以自己來定義
  • float64 和float64[]，浮點型，可以表示小數類型的參數值
  • string 和string[]，字符串，可以用來表示雷達控制節點中真實雷達的ip地址
  • byte[]，字節數組，這個可以用來表示圖片，點云數據等信息

代碼實現

ROS2將日志分為五個級別，在RCLCPP中通過不同的宏可以實現不同日志級別日志的打印，例程如下

RCLCPP_DEBUG(this->get_logger(), "我是DEBUG級別的日志，我被打印出來了!"); RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "我是INFO級別的日志，我被打印出來了!"); RCLCPP_WARN(this->get_logger(), "我是WARN級別的日志，我被打印出來了!"); RCLCPP_ERROR(this->get_logger(), "我是ERROR級別的日志，我被打印出來了!"); RCLCPP_FATAL(this->get_logger(), "我是FATAL級別的日志，我被打印出來了!");

有時候日志太多，會讓人眼花繚亂找不到重要信息，所以我們需要對日志的級別進行過濾，比如只看INFO以上級別的，ROS2中可以通過已有的API設置日志的級別，RCLCPP中API如下：

this->get_logger().set_level(log_level);

目標：聲明參數并實現動態修改打印的日志級別功能。

RCLCPP實現

創建功能包和節點

mkdir -p chapt4/chapt4_ws/ ros2 pkg create example_parameters_rclcpp --build-type ament_cmake --dependencies rclcpp --destination-directory src --node-name parameters_basic --maintainer-name "fishros" --maintainer-email "fishros@foxmail.com"

parameters_basic.cpp

#include <chrono> #include "rclcpp/rclcpp.hpp"class ParametersBasicNode : public rclcpp::Node {public:explicit ParametersBasicNode(std::string name) : Node(name) {RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "節點已啟動：%s.", name.c_str());}private: };int main(int argc, char** argv) {rclcpp::init(argc, argv);/*產生一個的節點*/auto node = std::make_shared<ParametersBasicNode>("parameters_basic");/* 運行節點，并檢測退出信號*/rclcpp::spin(node);rclcpp::shutdown();return 0; }

構建測試：

colcon build --packages-select example_parameters_rclcpp source install/setup.bash ros2 run example_parameters_rclcpp parameters_basic

參數API

在RCLCPP的API中，關于參數相關的函數比較多些，但都是圍繞參數獲取、參數設置、參數描述、列出參數、添加和移除參數回調事件。

使用參數控制節點日志級別

#include <chrono> #include "rclcpp/rclcpp.hpp" /*# declare_parameter 聲明和初始化一個參數# describe_parameter(name) 通過參數名字獲取參數的描述# get_parameter 通過參數名字獲取一個參數# set_parameter 設置參數的值 */ class ParametersBasicNode : public rclcpp::Node {public:// 構造函數,有一個參數為節點名稱explicit ParametersBasicNode(std::string name) : Node(name) {RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "節點已啟動：%s.", name.c_str());this->declare_parameter("rcl_log_level", 0); /*聲明參數*/this->get_parameter("rcl_log_level", log_level); /*獲取參數*//*設置日志級別*/this->get_logger().set_level((rclcpp::Logger::Level)log_level);using namespace std::literals::chrono_literals;timer_ = this->create_wall_timer(500ms, std::bind(&ParametersBasicNode::timer_callback, this));}private:int log_level;rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_;void timer_callback() {this->get_parameter("rcl_log_level", log_level); /*獲取參數*//*設置日志級別*/this->get_logger().set_level((rclcpp::Logger::Level)log_level);std::cout<<"======================================================"<<std::endl;RCLCPP_DEBUG(this->get_logger(), "我是DEBUG級別的日志，我被打印出來了!");RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "我是INFO級別的日志，我被打印出來了!");RCLCPP_WARN(this->get_logger(), "我是WARN級別的日志，我被打印出來了!");RCLCPP_ERROR(this->get_logger(), "我是ERROR級別的日志，我被打印出來了!");RCLCPP_FATAL(this->get_logger(), "我是FATAL級別的日志，我被打印出來了!");} };int main(int argc, char** argv) {rclcpp::init(argc, argv);/*產生一個的節點*/auto node = std::make_shared<ParametersBasicNode>("parameters_basic");/* 運行節點，并檢測退出信號*/rclcpp::spin(node);rclcpp::shutdown();return 0; }

上面set_level，設置日志級別，ROS2的日志級別定義在文件/opt/ros/humble/include/rcutils/rcutils/logging.h的167-175行

/// The severity levels of log messages / loggers. enum RCUTILS_LOG_SEVERITY {RCUTILS_LOG_SEVERITY_UNSET = 0, ///< The unset log levelRCUTILS_LOG_SEVERITY_DEBUG = 10, ///< The debug log levelRCUTILS_LOG_SEVERITY_INFO = 20, ///< The info log levelRCUTILS_LOG_SEVERITY_WARN = 30, ///< The warn log levelRCUTILS_LOG_SEVERITY_ERROR = 40, ///< The error log levelRCUTILS_LOG_SEVERITY_FATAL = 50, ///< The fatal log level };

編譯測試

colcon build --packages-select example_parameters_rclcpp source install/setup.bash ros2 run example_parameters_rclcpp parameters_basic

運行后你會發現DEBUG級別的日志并沒有被打印出來，原因在于我們將節點的日志級別設置為了0，0對應的日志級別為RCUTILS_LOG_SEVERITY_UNSET即未設置使用默認級別，節點默認的日志級別就是INFO級別的，所以只能打印INFO以上的日志信息。

運行節點的時候可以指定參數的值，我們嘗試將log_level的值改成10即DEBUG級別。

ros2 run example_parameters_rclcpp parameters_basic --ros-args -p rcl_log_level:=10

除了在節點運行前通過CLI傳遞參數，在運動的過程中也可以動態的修改參數

#查看參數列表 ros2 param list #設置參數級別 ros2 param set /parameters_basic rcl_log_level 10

補充

上面我們通過參數實現了動態控制節點日志級別的功能，其實像這樣的功能ROS2早已為我們準備好了，在運行任意節點時候可以通過CLI傳遞日志級別配置。

ros2 run package-name node-name --ros-args --log-level debug

除了命令行設置參數和查看日志，通過rqt也可以可視化設置和查看

總結

以上是生活随笔為你收集整理的ROS：参数服务器通信的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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