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Topics

Topic 用于节点之间的异步数据传输。

1. Topic 是什么？​

ROS 2 中不同节点之间通常不会直接调用彼此函数，而是通过 Topic 通信。

例如：

摄像头节点  --->  /image_raw  --->  图像处理节点

或者：

键盘控制节点  --->  /cmd_vel  --->  小车底盘节点

其中：

/image_raw
/cmd_vel

就是 Topic。

2. 发布者和订阅者​

Topic 通信中有两个核心角色：

Publisher 发布者​

负责往某个话题发送数据。

例如：

摄像头节点发布图像数据

Subscriber 订阅者​

负责从某个话题接收数据。

例如：

图像处理节点订阅图像数据

3. 基本模型​

Publisher 节点
    |
    | 发布消息
    v
Topic 话题
    |
    | 订阅消息
    v
Subscriber 节点

例如：

/talker
    |
    | std_msgs/String
    v
/chatter
    |
    v
/listener

4. Topic 的特点​

1. 异步通信​

发布者发消息后，不需要等待订阅者回复。

例如：

摄像头节点只管不断发布图像
图像处理节点有数据就处理

2. 多对多通信​

一个 Topic 可以有：

  • 一个发布者，多个订阅者
  • 多个发布者，一个订阅者
  • 多个发布者，多个订阅者

例如：

/camera/image_raw

可以同时被：

图像显示节点
目标检测节点
录像节点

订阅。

3. 需要消息类型一致​

发布者和订阅者必须使用同一种消息类型。

例如：

/cmd_vel

通常类型是：

geometry_msgs/msg/Twist

如果类型不匹配，就不能正常通信。

5. 常见 Topic 例子​

Topic 名称常见消息类型含义
/cmd_velgeometry_msgs/msg/Twist控制机器人速度
/odomnav_msgs/msg/Odometry里程计信息
/scansensor_msgs/msg/LaserScan激光雷达数据
/camera/image_rawsensor_msgs/msg/Image摄像头图像
/imusensor_msgs/msg/ImuIMU 数据
/tftf2_msgs/msg/TFMessage动态坐标变换
/joint_statessensor_msgs/msg/JointState关节状态

6. 常用命令​

查看所有话题​

ros2 topic list

查看话题和类型​

ros2 topic list -t

示例：

/cmd_vel [geometry_msgs/msg/Twist]
/odom [nav_msgs/msg/Odometry]

查看某个话题类型​

ros2 topic type /话题名

例如：

ros2 topic type /cmd_vel

输出：

geometry_msgs/msg/Twist

查看话题内容​

ros2 topic echo /话题名

例如：

 ros2 topic echo /robot_news

查看话题频率​

ros2 topic hz /话题名

例如：

ros2 topic hz /scan

查看话题带宽​

ros2 topic bw /话题名

例如：

ros2 topic bw /camera/image_raw

手动发布一次消息​

ros2 topic pub /话题名 消息类型 "消息内容"

例如发布速度控制：

ros2 topic pub /cmd_vel geometry_msgs/msg/Twist "{linear: {x: 0.2}, angular: {z: 0.0}}"

按频率发布消息​

ros2 topic pub -r 10 /cmd_vel geometry_msgs/msg/Twist "{linear: {x: 0.2}, angular: {z: 0.0}}"

表示：

以 10 Hz 频率发布速度指令

7. Topic 通信适合什么？​

适合连续数据流，例如：

  • 摄像头图像
  • 激光雷达
  • IMU
  • 里程计
  • 机器人速度命令
  • 关节状态
  • 传感器数据

8. Topic 不适合什么？​

Topic 不适合需要明确请求和响应的场景。

例如：

打开/关闭电机
保存地图
查询当前模式
请求规划路径

这类更适合用：

Service

如果是长时间任务，比如：

导航到某个目标点
机械臂执行轨迹
无人机起飞降落

更适合用：

Action

9. Topic、Service、Action 简单区别​

通信方式特点适合场景
Topic持续发布/订阅传感器、速度、状态
Service一问一答开关、查询、短任务
Action可反馈、可取消导航、机械臂运动、长任务

10. C++ 中创建发布者​

简单示例：

publisher_ = this->create_publisher<std_msgs::msg::String>("chatter", 10);

发布消息：

auto msg = std_msgs::msg::String();
msg.data = "hello";
publisher_->publish(msg);

11. C++ 中创建订阅者​

subscription_ = this->create_subscription<std_msgs::msg::String>(
    "chatter",
    10,
    std::bind(&MyNode::callback, this, std::placeholders::_1)
);

回调函数：

void callback(const std_msgs::msg::String::SharedPtr msg)
{
    RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "I heard: %s", msg->data.c_str());
}

12. Python 中创建发布者​

self.publisher_ = self.create_publisher(String, 'chatter', 10)

发布：

msg = String()
msg.data = 'hello'
self.publisher_.publish(msg)

13. Python 中创建订阅者​

self.subscription = self.create_subscription(
    String,
    'chatter',
    self.listener_callback,
    10
)

回调：

def listener_callback(self, msg):
    self.get_logger().info('I heard: "%s"' % msg.data)

14. 简单例子：小车速度控制​

小车底盘节点订阅：

/cmd_vel

键盘控制节点发布：

/cmd_vel

结构：

/teleop_keyboard
        |
        | geometry_msgs/msg/Twist
        v
/cmd_vel
        |
        v
/base_controller

消息内容大概是：

linear:
  x: 0.2
  y: 0.0
  z: 0.0
angular:
  x: 0.0
  y: 0.0
  z: 0.5

15.常用命令​

ros2 topic list
ros2 topic echo /topic_name
ros2 topic info /topic_name
ros2 topic pub /topic_name 消息类型 "内容"