ROS中的重名问题以及解决方法

ROS中的重名问题

工作空间覆盖

所谓工作空间覆盖，是指不同工作空间中，存在重名的功能包的情形。

当存在多个重名功能包时，后刷新的路径优先级最高，如下：
在.bashrc文件中

source /opt/ros/noetic/setup.bash
source /home/ld/demo01_ws/devel/setup.bash
source /home/ld/demo02_ws/devel/setup.bash

在三个路径下均存在turtlesim功能包，并且

demo01_ws  输出 hello_ws1
demo02_ws  输出 hello_ws2

此时输入指令
rosrun turtlesim并且使用tab补齐，会发现补齐的内容为 hello_ws2（即demo02工作空间下的功能包）

工作空间重名的案例

实现

0.新建工作空间A与工作空间B，两个工作空间中都创建功能包: turtlesim。

1.在 ~/.bashrc 文件下追加当前工作空间的 bash 格式如下:

source /home/用户/路径/工作空间A/devel/setup.bash
source /home/用户/路径/工作空间B/devel/setup.bash

2.新开命令行:source .bashrc加载环境变量

3.查看ROS环境环境变量echo $ROS_PACKAGE_PATH

结果:自定义工作空间B:自定义空间A:系统内置空间

4.调用命令:roscd turtlesim会进入自定义工作空间B

原因

ROS 会解析 .bashrc 文件，并生成 ROS_PACKAGE_PATH ROS包路径，该变量中按照 .bashrc 中配置设置工作空间优先级，在设置时需要遵循一定的原则:ROS_PACKAGE_PATH 中的值，和 .bashrc 的配置顺序相反—>后配置的优先级更高，如果更改自定义空间A与自定义空间B的source顺序，那么调用时，将进入工作空间A。

结论

功能包重名时，会按照 ROS_PACKAGE_PATH 查找，配置在前的会优先执行。

隐患

存在安全隐患，比如当前工作空间B优先级更高，意味着当程序调用 turtlesim 时，不会调用工作空间A也不会调用系统内置的 turtlesim，如果工作空间A在实现时有其他功能包依赖于自身的 turtlesim，而按照ROS工作空间覆盖的涉及原则，那么实际执行时将会调用工作空间B的turtlesim，从而导致执行异常，出现安全隐患。

BUG 说明:

当在 .bashrc 文件中 source 多个工作空间后，可能出现的情况，在 ROS PACKAGE PATH 中只包含两个工作空间，可以删除自定义工作空间的 build 与 devel 目录，重新 catkin_make，然后重新载入 .bashrc 文件，问题解决。

ROS节点名称重名

案例

启动两个 turtlesim_node 节点，当然如果直接打开两个终端，直接启动，那么第一次启动的节点会关闭，并给出提示:

[ WARN] [1578812836.351049332]: Shutdown request received.
[ WARN] [1578812836.351207362]: Reason given for shutdown: [new node registered with same name]

因为两个节点不能重名，接下来将会介绍解决重名问题的多种方案。

在ROS中给出的解决策略时使用命名空间或者名称重映射
命名空间就是为名称添加前缀，名称重映射是为名称起别名。这两种策略都可以解决节点重名问题，两种策略的实现途径有多种:

rosrun 命令
launch 文件
编码实现

以上三种途径都可以通过命名空间或名称重映射的方式，来避免节点重名，本节将对三者的使用逐一演示，三者要实现的需求类似。

1. rosrun设置命名空间与重映射

1.rosrun设置命名空间

1.1设置命名空间演示

语法: rosrun 包名节点名 __ns:=新名称

rosrun turtlesim turtlesim_node __ns:=/xxx

rosrun turtlesim turtlesim_node __ns:=/yyy

两个节点都可以正常运行

1.2运行结果

rosnode list查看节点信息,显示结果:

/xxx/turtlesim
/yyy/turtlesim

2.rosrun名称重映射

2.1为节点起别名

语法: rosrun 包名节点名 __name:=新名称

rosrun turtlesim  turtlesim_node __name:=t1

rosrun turtlesim  turtlesim_node __name:=t2

两个节点都可以运行

2.2运行结果

rosnode list查看节点信息,显示结果:

/t1
/t2

3.rosrun命名空间与名称重映射叠加

3.1设置命名空间同时名称重映射

语法: rosrun 包名节点名 __ns:=新名称 __name:=新名称

rosrun turtlesim turtlesim_node __ns:=/xxx __name:=tn

3.2运行结果

rosnode list查看节点信息,显示结果:

/xxx/tn

使用环境变量也可以设置命名空间,启动节点前在终端键入如下命令:

export ROS_NAMESPACE=xxxx

2. launch文件设置命名空间与重映射

介绍 launch 文件的使用语法时，在 node 标签中有两个属性: name 和 ns，二者分别是用于实现名称重映射与命名空间设置的。使用launch文件设置命名空间与名称重映射也比较简单。

1.launch文件

<launch>

   
    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="turtle" />
    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t1" />
    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t1" ns="hello"/>

</launch>

在 node 标签中，name 属性是必须的，ns 可选。

2.运行

rosnode list查看节点信息,显示结果:

/t1
/t2
/t1/hello

3. 编码设置命名空间与重映射

如果自定义节点实现，那么可以更灵活的设置命名空间与重映射实现。

1.名称别名设置

核心代码:

rospy.init_node("lisi",anonymous=True)

2.执行

会在节点名称后缀时间戳。

ROS话题名称设置

在ROS中节点名称可能出现重名的情况，同理话题名称也可能重名。

在 ROS 中节点终端，不同的节点之间通信都依赖于话题，话题名称也可能出现重复的情况，这种情况下，系统虽然不会抛出异常，但是可能导致订阅的消息非预期的，从而导致节点运行异常。这种情况下需要将两个节点的话题名称由相同修改为不同。

又或者，两个节点是可以通信的，两个节点之间使用了相同的消息类型，但是由于，话题名称不同，导致通信失败。这种情况下需要将两个节点的话题名称由不同修改为相同。

在实际应用中，按照逻辑，有些时候可能需要将相同的话题名称设置为不同，也有可能将不同的话题名设置为相同。在ROS中给出的解决策略与节点名称重命类似，也是使用名称重映射或为名称添加前缀。根据前缀不同，有全局、相对、和私有三种类型之分。

全局(参数名称直接参考ROS系统，与节点命名空间平级)
相对(参数名称参考的是节点的命名空间，与节点名称平级)
私有(参数名称参考节点名称，是节点名称的子级)

名称重映射是为名称起别名，为名称添加前缀，该实现比节点重名更复杂些，不单是使用命名空间作为前缀、还可以使用节点名称最为前缀。两种策略的实现途径有多种:

rosrun 命令
launch 文件
编码实现

1. rosrun设置话题重映射

rosrun名称重映射语法: rorun 包名节点名话题名:=新话题名称

实现teleop_twist_keyboard与乌龟显示节点通信方案由两种：

1.方案1

将 teleop_twist_keyboard 节点的话题设置为/turtle1/cmd_vel

启动键盘控制节点:rosrun teleop_twist_keyboard teleop_twist_keyboard.py /cmd_vel:=/turtle1/cmd_vel

启动乌龟显示节点: rosrun turtlesim turtlesim_node

二者可以实现正常通信

2.方案2

将乌龟显示节点的话题设置为 /cmd_vel

启动键盘控制节点:rosrun teleop_twist_keyboard teleop_twist_keyboard.py

启动乌龟显示节点: rosrun turtlesim turtlesim_node /turtle1/cmd_vel:=/cmd_vel

二者可以实现正常通信

2. launch文件设置话题重映射

launch 文件设置话题重映射语法:

<node pkg="xxx" type="xxx" name="xxx">
    <remap from="原话题" to="新话题" />
</node>

实现teleop_twist_keyboard与乌龟显示节点通信方案由两种：

1.方案1

将 teleop_twist_keyboard 节点的话题设置为/turtle1/cmd_vel

<launch>

    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t1" />
    <node pkg="teleop_twist_keyboard" type="teleop_twist_keyboard.py" name="key">
        <remap from="/cmd_vel" to="/turtle1/cmd_vel" />
    </node>

</launch>

二者可以实现正常通信

2.方案2

将乌龟显示节点的话题设置为 /cmd_vel

<launch>
    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t1">
        <remap from="/turtle1/cmd_vel" to="/cmd_vel" />
    </node>
    <node pkg="teleop_twist_keyboard" type="teleop_twist_keyboard.py" name="key" />

</launch>

二者可以实现正常通信

3. 编码设置话题名称

话题的名称与节点的命名空间、节点的名称是有一定关系的，话题名称大致可以分为三种类型:

全局(话题参考ROS系统，与节点命名空间平级)
相对(话题参考的是节点的命名空间，与节点名称平级)
私有(话题参考节点名称，是节点名称的子级)

1.演示准备

1.初始化节点设置一个节点名称

rospy.init_node("hello")

2.设置不同类型的话题

3.启动节点时，传递一个 __ns:= xxx

4.节点启动后，使用 rostopic 查看话题信息

2.1全局名称

格式:以/开头的名称，和节点名称无关

示例1:pub = rospy.Publisher("/chatter",String,queue_size=1000)

结果1:/chatter

示例2:pub = rospy.Publisher("/chatter/money",String,queue_size=1000)

结果2:/chatter/money

2.2相对名称

格式:非/开头的名称,参考命名空间(与节点名称平级)来确定话题名称

示例1:pub = rospy.Publisher("chatter",String,queue_size=1000)

结果1:xxx/chatter

示例2:pub = rospy.Publisher("chatter/money",String,queue_size=1000)

结果2:xxx/chatter/money

2.3私有名称

格式:以~开头的名称

示例1:pub = rospy.Publisher("~chatter",String,queue_size=1000)

结果1:/xxx/hello/chatter

示例2:pub = rospy.Publisher("~chatter/money",String,queue_size=1000)

结果2:/xxx/hello/chatter/money

ROS参数名称设置

1. rosrun设置参数

rosrun 在启动节点时，也可以设置参数:

语法: rosrun 包名节点名称 _参数名:=参数值

1.设置参数

启动乌龟显示节点，并设置参数 A = 100

rosrun turtlesim turtlesim_node _A:=100

2.运行

rosparam list查看节点信息,显示结果:

/turtlesim/A
/turtlesim/background_b
/turtlesim/background_g
/turtlesim/background_r

结果显示，参数A前缀节点名称，也就是说rosrun执行设置参数参数名使用的是私有模式

2. launch文件设置参数

通过 launch 文件设置参数的方式前面已经介绍过了，可以在 node 标签外，或 node 标签中通过 param 或 rosparam 来设置参数。在 node 标签外设置的参数是全局性质的，参考的是 / ，在 node 标签中设置的参数是私有性质的，参考的是 /命名空间/节点名称。

1.设置参数

以 param 标签为例，设置参数

<launch>

    <param name="p1" value="100" />
    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="t1">
        <param name="p2" value="100" />
    </node>

</launch>

2.运行

rosparam list查看节点信息,显示结果:

/p1
/t1/p1

运行结果与预期一致。

3. 编码设置参数

python 中关于参数设置的语法实现比 C++ 简洁一些，调用的API时 rospy.set_param，该函数中，参数1传入参数名称，参数2是传入参数值，参数1中参数名称设置时，如果以 / 开头，那么就是全局参数，如果以 ~ 开头，那么就是私有参数，既不以 / 也不以 ~ 开头，那么就是相对参数。代码示例:

rospy.set_param("/py_A",100)  #全局,和命名空间以及节点名称无关
rospy.set_param("py_B",100)  #相对,参考命名空间
rospy.set_param("~py_C",100)  #私有,参考命名空间与节点名称

运行时，假设设置的 namespace 为 xxx，节点名称为 yyy，使用 rosparam list 查看:

/py_A
/xxx/py_B
/xxx/yyy/py_C