第十一章：第一个 ROS2 程序——Hello World¶

学习规律

学啥都得从 Hello World 开始。

这一章我们来写第一个 ROS2 节点。

11.1 创建功能包¶

进入工作空间的 src 目录¶

cd ~/ros2_ws/src

创建包¶

ros2 pkg create --build-type ament_python hello_ros2 \
    --dependencies rclpy std_msgs

命令解释¶

参数说明

--build-type ament_python：创建 Python 包
hello_ros2：包的名字
--dependencies rclpy std_msgs：依赖的包
rclpy：ROS2 的 Python 客户端库
std_msgs：标准消息类型

创建后的目录结构¶

hello_ros2/
├── hello_ros2/         # Python 代码目录
│   └── __init__.py
├── resource/
│   └── hello_ros2
├── test/
├── package.xml         # 包的描述文件
├── setup.cfg
└── setup.py            # Python 包配置文件

11.2 编写节点代码¶

创建 Python 文件¶

在 hello_ros2/hello_ros2/ 目录下创建 hello_node.py：

cd hello_ros2/hello_ros2
touch hello_node.py

编写代码¶

用你喜欢的编辑器打开 hello_node.py：

# VS Code
code hello_node.py

# 或者 nano
nano hello_node.py

# 或者 vim
vim hello_node.py

完整代码¶

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-

import rclpy
from rclpy.node import Node


class HelloNode(Node):
    """Hello ROS2 节点"""

    def __init__(self):
        # 调用父类的构造函数，给节点起名字
        super().__init__('hello_node')

        # 打印启动信息
        self.get_logger().info('节点启动了！')

        # 创建定时器，每1秒调用一次回调函数
        self.timer = self.create_timer(1.0, self.timer_callback)

        # 计数器
        self.count = 0

    def timer_callback(self):
        """定时器回调函数"""
        self.count += 1
        self.get_logger().info(f'Hello ROS2! 第 {self.count} 次问候')


def main(args=None):
    """主函数"""
    # 初始化 rclpy
    rclpy.init(args=args)

    # 创建节点
    node = HelloNode()

    try:
        # 保持节点运行，处理回调
        rclpy.spin(node)
    except KeyboardInterrupt:
        # 用户按 Ctrl+C 时
        pass
    finally:
        # 清理资源
        node.destroy_node()
        rclpy.shutdown()


if __name__ == '__main__':
    main()

11.3 代码详解¶

第一部分：导入库¶

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-

import rclpy
from rclpy.node import Node

说明

#!/usr/bin/env python3：指定用 Python3 运行
rclpy：ROS2 的 Python 客户端库
Node：节点的基类

第二部分：定义节点类¶

class HelloNode(Node):
    """Hello ROS2 节点"""

说明

继承自 Node 类
所有 ROS2 节点都要继承 Node

第三部分：初始化函数¶

def __init__(self):
    # 调用父类的构造函数，给节点起名字
    super().__init__('hello_node')

必须做

super().__init__('hello_node')：必须调用
'hello_node'：节点的名字

    # 打印启动信息
    self.get_logger().info('节点启动了！')

日志系统

self.get_logger()：获取节点的日志记录器
.info()：打印信息级别的日志
还有：.debug(), .warn(), .error()

    # 创建定时器，每1秒调用一次回调函数
    self.timer = self.create_timer(1.0, self.timer_callback)

定时器

create_timer(周期, 回调函数)
1.0：1 秒
self.timer_callback：回调函数名

    # 计数器
    self.count = 0

成员变量

用来记录问候的次数。

第四部分：回调函数¶

def timer_callback(self):
    """定时器回调函数"""
    self.count += 1
    self.get_logger().info(f'Hello ROS2! 第 {self.count} 次问候')

说明

每秒被调用一次
计数器加 1
打印问候信息

第五部分：主函数¶

def main(args=None):
    # 初始化 rclpy
    rclpy.init(args=args)

必须做

rclpy.init()：必须调用，初始化 ROS2 系统

    # 创建节点
    node = HelloNode()

实例化

创建我们定义的节点对象。

    try:
        # 保持节点运行，处理回调
        rclpy.spin(node)

spin 的作用

让节点保持运行
不断处理回调函数
如果没有 spin，程序会立刻结束

    except KeyboardInterrupt:
        # 用户按 Ctrl+C 时
        pass

优雅退出

捕获 Ctrl+C，避免报错信息。

    finally:
        # 清理资源
        node.destroy_node()
        rclpy.shutdown()

必须做

destroy_node()：销毁节点
shutdown()：关闭 ROS2 系统

if __name__ == '__main__':
    main()

入口点

如果直接运行这个文件，就调用 main() 函数。

11.4 配置入口点¶

编辑 setup.py¶

打开 hello_ros2/setup.py：

cd ~/ros2_ws/src/hello_ros2
nano setup.py

找到 entry_points¶

找到这一段：

entry_points={
    'console_scripts': [
    ],
},

添加我们的节点¶

修改为：

entry_points={
    'console_scripts': [
        'hello_node = hello_ros2.hello_node:main',
    ],
},

格式说明

'命令名 = 包名.文件名:函数名'

hello_node：以后运行时用的命令名
hello_ros2.hello_node：Python 模块路径
main：要调用的函数

11.5 编译和运行¶

回到工作空间根目录¶

cd ~/ros2_ws

编译包¶

colcon build --packages-select hello_ros2

编译选项

--packages-select hello_ros2：只编译这一个包
如果不加，会编译所有包

加载环境¶

source install/setup.bash

必须做

编译完后 必须 source，否则找不到新编译的包。

运行节点¶

ros2 run hello_ros2 hello_node

应该看到¶

[INFO] [节点名]: 节点启动了！
[INFO] [节点名]: Hello ROS2! 第 1 次问候
[INFO] [节点名]: Hello ROS2! 第 2 次问候
[INFO] [节点名]: Hello ROS2! 第 3 次问候
...

成功

每秒打印一条消息！

停止节点¶

按 Ctrl+C 停止节点。

11.6 查看节点信息¶

另开一个终端¶

在节点运行时，打开另一个终端。

查看运行的节点¶

ros2 node list

输出

/hello_node

查看节点详细信息¶

ros2 node info /hello_node

会显示

订阅的话题
发布的话题
提供的服务
使用的参数

11.7 常见错误¶

错误1：找不到包¶

Package 'hello_ros2' not found

解决方法

# 重新 source
source ~/ros2_ws/install/setup.bash

# 检查包是否编译成功
ros2 pkg list | grep hello

错误2：找不到可执行文件¶

No executable found

解决方法

检查 setup.py 的 entry_points 是否配置正确

重新编译：

cd ~/ros2_ws
colcon build --packages-select hello_ros2
source install/setup.bash

错误3：import 错误¶

ModuleNotFoundError: No module named 'rclpy'

解决方法

# source ROS2 环境
source /opt/ros/humble/setup.bash

错误4：权限问题¶

Permission denied

解决方法

# 给文件添加执行权限
chmod +x hello_ros2/hello_node.py

11.8 改进版本：带参数的节点¶

修改代码¶

我们可以让问候的频率可配置：

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-

import rclpy
from rclpy.node import Node


class HelloNode(Node):
    """Hello ROS2 节点（带参数版本）"""

    def __init__(self):
        super().__init__('hello_node')

        # 声明参数
        self.declare_parameter('timer_period', 1.0)
        self.declare_parameter('greeting_text', 'Hello ROS2!')

        # 获取参数值
        timer_period = self.get_parameter('timer_period').value
        greeting_text = self.get_parameter('greeting_text').value

        self.get_logger().info(f'节点启动！周期={timer_period}秒')

        # 使用参数创建定时器
        self.timer = self.create_timer(timer_period, self.timer_callback)

        self.count = 0
        self.greeting_text = greeting_text

    def timer_callback(self):
        """定时器回调函数"""
        self.count += 1
        self.get_logger().info(f'{self.greeting_text} 第 {self.count} 次')


def main(args=None):
    rclpy.init(args=args)
    node = HelloNode()

    try:
        rclpy.spin(node)
    except KeyboardInterrupt:
        pass
    finally:
        node.destroy_node()
        rclpy.shutdown()


if __name__ == '__main__':
    main()

重新编译¶

cd ~/ros2_ws
colcon build --packages-select hello_ros2
source install/setup.bash

运行时设置参数¶

# 默认运行
ros2 run hello_ros2 hello_node

# 修改问候周期为0.5秒
ros2 run hello_ros2 hello_node --ros-args -p timer_period:=0.5

# 同时修改问候文字
ros2 run hello_ros2 hello_node --ros-args \
    -p timer_period:=0.5 \
    -p greeting_text:="你好 ROS2!"

运行时查看参数¶

另开终端：

# 列出节点的参数
ros2 param list /hello_node

# 查看参数值
ros2 param get /hello_node timer_period

# 修改参数值
ros2 param set /hello_node timer_period 2.0

11.9 完整开发流程总结¶

步骤回顾¶

标准流程

创建功能包

ros2 pkg create --build-type ament_python 包名 --dependencies rclpy

编写代码
在 包名/包名/ 下创建 Python 文件
写节点类，继承 Node
写 main() 函数
配置 setup.py
在 entry_points 里添加入口点

编译

cd ~/ros2_ws
colcon build --packages-select 包名

加载环境
```
source install/setup.bash
```
运行
```
ros2 run 包名 节点名
```

本章小结¶

通过这一章，你应该已经：

创建了第一个 ROS2 包

使用 ros2 pkg create 命令
编写了第一个 ROS2 节点

定义节点类

使用定时器

使用日志系统
理解了节点的基本结构

__init__ 初始化

回调函数

main() 函数
学会了编译和运行

colcon build

source install/setup.bash

ros2 run
学会了使用参数

声明参数

获取参数

运行时修改参数

下一章预告¶

下一章我们会做一个 更实用的项目：

项目实战——发布者与订阅者通信

学习节点之间如何通过话题进行通信，

这是 ROS2 中最常用的通信方式。

第十一章：第一个 ROS2 程序——Hello World¶

11.1 创建功能包¶

进入工作空间的 src 目录¶

创建包¶

命令解释¶

创建后的目录结构¶

11.2 编写节点代码¶

创建 Python 文件¶

编写代码¶

完整代码¶

11.3 代码详解¶

第一部分：导入库¶

第二部分：定义节点类¶

第三部分：初始化函数¶

第四部分：回调函数¶

第五部分：主函数¶

11.4 配置入口点¶

编辑 setup.py¶

找到 entry_points¶

添加我们的节点¶

11.5 编译和运行¶

回到工作空间根目录¶

编译包¶

加载环境¶

运行节点¶

应该看到¶

停止节点¶

11.6 查看节点信息¶

另开一个终端¶

查看运行的节点¶

查看节点详细信息¶

11.7 常见错误¶

错误1：找不到包¶

错误2：找不到可执行文件¶

错误3：import 错误¶

错误4：权限问题¶

11.8 改进版本：带参数的节点¶

修改代码¶

重新编译¶

运行时设置参数¶

运行时查看参数¶

11.9 完整开发流程总结¶

步骤回顾¶

本章小结¶

下一章预告¶

评论区