机器人系统ros2-开发实践03-监听节点的参数变化（C++）

news/2024/5/17 20:55:40

背景：

通常，节点需要响应其自身参数或另一个节点参数的更改。 ParameterEventHandler 类可以轻松侦听参数更改，以便您的代码可以响应它们。本教程将向您展示如何使用 ParameterEventHandler 类的 C++ 版本来监视节点自身参数的更改以及另一个节点参数的更改。

应用场景

动态配置：在机器人系统中，经常需要根据不同的环境或任务需求动态调整算法的参数。例如，调整机器人速度、感知算法的灵敏度等。通过监听参数的变化，系统可以即时响应并调整运行参数，而无需重启节点。
实时调试和优化：开发者或操作者可以在系统运行时实时修改参数，以测试不同配置的效果，从而找到最优解。这对于算法的调试和优化尤为重要。
适应性控制：在变化的环境条件下，如光照、温度或机器人负载变化时，能够自动调整控制策略的参数，使得机器人能更好地适应环境变化。
用户交互：在需要用户输入或选择配置的应用中，监听参数变化可以使得系统更加响应用户的操作，提供更加灵活和个性化的服务。
条件触发：可以设置参数监听来作为触发某些操作的条件，例如当监测到特定参数达到某个阈值时自动启动或停止某个过程。
故障响应：通过实时监控关键参数，系统可以在参数异常时快速做出反应，执行如错误记录、发送警报或启动备用系统等应对措施。

1. 创建包

导航到ros2_study /src并在那里创建一个新包：

ros2 pkg create --build-type ament_cmake --license Apache-2.0 cpp_parameter_event_handler --dependencies rclcpp

cpp_parameter_event_handler您的终端将返回一条消息，验证您的包及其所有必需文件和文件夹的创建。

该--dependencies参数将自动将必要的依赖行添加到package.xml和CMakeLists.txt。

1.1 更新package.xml

由于您--dependencies在包创建期间使用了该选项，因此无需手动将依赖项添加到package.xml或CMakeLists.txt。

编写实现代码

在这里插入图片描述
在ros2_ws/study/cpp_parameter_event_handler/src目录中，创建一个名为的新文件parameter_event_handler.cpp，并将以下代码粘贴到其中：

#include <memory>#include "rclcpp/rclcpp.hpp"class SampleNodeWithParameters : public rclcpp::Node
{
public:SampleNodeWithParameters(): Node("node_with_parameters"){this->declare_parameter("an_int_param", 0);// Create a parameter subscriber that can be used to monitor parameter changes// (for this node's parameters as well as other nodes' parameters)param_subscriber_ = std::make_shared<rclcpp::ParameterEventHandler>(this);// Set a callback for this node's integer parameter, "age"auto cb = [this](const rclcpp::Parameter & p) {RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "cb: Received an update to parameter \"%s\" of type %s: \"%ld\"",p.get_name().c_str(),p.get_type_name().c_str(),p.as_int());};cb_handle_ = param_subscriber_->add_parameter_callback("age", cb);}private:std::shared_ptr<rclcpp::ParameterEventHandler> param_subscriber_;std::shared_ptr<rclcpp::ParameterCallbackHandle> cb_handle_;
};int main(int argc, char ** argv)
{rclcpp::init(argc, argv);rclcpp::spin(std::make_shared<SampleNodeWithParameters>());rclcpp::shutdown();return 0;
}

2.1 上面关键代码说明

包引用：

代码引用 rclcpp 接口提供的各种功能，包括 ParameterEventHandler 类。#include <memory>#include "rclcpp/rclcpp.hpp"

在类声明之后，代码定义了一个类，SampleNodeWithParameters.该类的构造函数声明一个整数参数 age ，默认值为 0。接下来，代码创建一个ParameterEventHandler将用于监视参数更改的。最后，代码创建一个 lambda 函数并将其设置为每当 age 更新时调用的回调。

注意数据类型定义：在这里插入图片描述

保存返回的句柄非常重要add_parameter_callback；否则，回调将无法正确注册。

接下来SampleNodeWithParameters是一个典型的main函数，它初始化 ROS，示例节点以便它可以发送和接收消息，然后在用户在控制台输入 Ctrl +C 后关闭。

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

在调用rclcpp::spin时，实际上就调用了单线程节点执行器

2.2 添加可执行文件

要构建此代码，首先打开文件CMakeLists.txt并在依赖项下方添加以下代码行find_package(rclcpp REQUIRED)

add_executable(parameter_event_handler src/parameter_event_handler.cpp)
ament_target_dependencies(parameter_event_handler rclcpp)install(TARGETSparameter_event_handlerDESTINATION lib/${PROJECT_NAME}
)

在这里插入图片描述

3. 构建并运行

在构建之前，最好rosdep在工作区的根目录 ( ros2_study) 中运行以检查是否缺少依赖项：

rosdep install -i --from-path src --rosdistro $ROS_DISTRO -y

构建新包

colcon build --packages-select cpp_parameter_event_handler

回顾--packages-select 指定这个包构建

构建成功如下图
在这里插入图片描述

运行：

打开一个新终端，导航到ros2_study并获取安装文件：

. install/setup.bash

运行节点：

ros2 run cpp_parameter_event_handler parameter_event_handler

该节点现在处于活动状态并且具有单个参数，并且每当该参数更新时都会打印一条消息。要测试这一点，请打开另一个终端并像以前一样获取 ROS 安装文件 (.install/setup.bash)，然后执行以下命令：

ros2 param set node_with_parameters age  18

运行该节点的终端将显示类似以下内容的消息：

在这里插入图片描述
我们之前在节点中设置的回调已被调用并显示了新的更新值。您现在可以在终端中使用 Ctrl+ C 终止正在运行的parameter_event_handler 示例。

3.1 从另外一个节点监听

您还可以使用 ParameterEventHandler 来监视另一个节点参数的参数更改。让我们更新 SampleNodeWithParameters 类，以监视另一个节点中参数的更改。我们将使用parameter_blackboard演示应用程序来托管我们将监视其更新的双参数。

首先更新构造函数，在现有代码后面添加以下代码：

   auto cb2 = [this](const rclcpp::Parameter & p) {RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "cb2: Received an update to parameter \"%s\" of type: %s: \"%.02lf\"",p.get_name().c_str(),p.get_type_name().c_str(),p.as_double());};auto remote_node_name = std::string("parameter_blackboard");auto remote_param_name = std::string("price");cb_handle2_ = param_subscriber_->add_parameter_callback(remote_param_name, cb2, remote_node_name);

重新编译：

colcon build --packages-select cpp_parameter_event_handler

在这里插入图片描述

然后获取安装文件：

. install/setup.bash

现在，要测试远程参数的监控，首先运行新建的parameter_event_handler代码：

ros2 run cpp_parameter_event_handler parameter_event_handler

接下来，从另一个终端（已初始化 ROS）运行parameter_blackboard 演示应用程序，如下所示：

ros2 run demo_nodes_cpp parameter_blackboard

执行此命令后，您应该在parameter_event_handler窗口中看到输出，表明在参数更新时调用了回调函数

最后，从第三个终端（已初始化 ROS），让我们在parameter_blackboard 节点上设置一个参数：

ros2 param set parameter_blackboard price  3.45