ROS 2边学边练（24）-- 编写一个可组合节点（C++）

前言

        可组合节点（Composable Node），它允许开发者将ROS 2节点（Node）分解为更小的、可重用的组件（Component）。这种分解提高了代码的可重用性和模块化，使得ROS 2应用程序的开发、调试和维护更加容易。

        具体来说，一个“Composable Node”是一个ROS 2节点，它可以包含多个组件，每个组件都执行特定的功能。这些组件可以在运行时动态地加载和卸载，从而允许开发者根据需求灵活地构建和配置ROS 2应用程序。

        理解了上述的一些基本概念，我们对后面的内容理解就会更容易一点。

动动手

        此篇只作为了解即可，看看一个可组合节点的实现步骤，重点实践在后面的篇章。

从常规的节点开始

        一个常规节点的实现（C++）代码如下：

namespace palomino
{
    //直接公共继承自rclcpp::Node
    class VincentDriver : public rclcpp::Node
    {
        // ...
    };
}
 
int main(int argc, char * argv[])
{
    rclcpp::init(argc, argv);
    rclcpp::spin(std::make_shared<palomino::VincentDriver>());
    rclcpp::shutdown();
    return 0;
}

如果要被成功编译成一个可执行程序，还需修改下CMakeLists.txt:

# ...
add_executable(vincent_driver src/vincent_driver.cpp)
# ...
install(TARGETS vincent_driver
    DESTINATION lib/${PROJECT_NAME}
)

前面的一些节点例子都是这样的操作。

代码升级

添加组件包的依赖

        因为我们要实现的是可组合的节点，也就是该节点可由多个组件构成（或分成多个组件），所以我们需要组件相关的包的功能支持，在package.xml文件里添加依赖：

<depend>rclcpp_components</depend>

我们也可以单独添加<build_depend>和<exec_depend>达到同样的目的。

类构造函数的调整

        在上面定义的类的构造函数里，我们需要做点调整，参数要带个NodeOptions：

VincentDriver(const rclcpp::NodeOptions & options) : Node("vincent_driver", options)
{
  // ...
}

主函数退场

        用pluginlib风格的宏调用替换主函数main（如果要替换的主方法包含多线程执行器，请务必注意并确保容器节点是多线程的）。

#include <rclcpp_components/register_node_macro.hpp>
RCLCPP_COMPONENTS_REGISTER_NODE(palomino::VincentDriver)

CMakeLists.txt调整

        第一，添加rclcpp_components的依赖；

find_package(rclcpp_components REQUIRED)

        第二，将之前的add_executable替换为add_library；

add_library(vincent_driver_component src/vincent_driver.cpp)

        第三，调整其他编译命令里面的目标对象名称，比如ament_target_dependencies(vincent_driver ...) 修改为ament_target_dependencies(vincent_driver_component ...)；

        第四，新增组件的声明命令；

rclcpp_components_register_node(
    vincent_driver_component
    PLUGIN "palomino::VincentDriver"
    EXECUTABLE vincent_driver
)

        第五，将原安装目标的所有命令改为安装库版本，例如，不要将任何一个目标安装到lib/$｛PROJECT_NAME｝中，替换为库安装。

ament_export_targets(export_vincent_driver_component)
install(TARGETS vincent_driver_component
        EXPORT export_vincent_driver_component
        ARCHIVE DESTINATION lib
        LIBRARY DESTINATION lib
        RUNTIME DESTINATION bin
)

启动脚本升级

        这里说的就是launch文件啊(详情见下一篇博文)，python语言格式，ROS 2中不再支持ROS中的XML语法格式写的launch文件了。

        比如节点的原launch文件如下：

from launch_ros.actions import Node
 
# ..
 
ld.add_action(Node(
    package='palomino',
    executable='vincent_driver',
    # ..
))

        我们得改成下面这样（又复杂了哈）：

from launch_ros.actions import ComposableNodeContainer
from launch_ros.descriptions import ComposableNode
 
# ..
ld.add_action(ComposableNodeContainer(
    name='a_buncha_nodes',
    namespace='',
    package='rclcpp_components',
    executable='component_container',//如果要支持多线程，此处应改为component_container_mt
    composable_node_descriptions=[
        ComposableNode(
            package='palomino',
            plugin='palomino::VincentDriver',
            name='vincent_driver',
            # ..
            extra_arguments=[{'use_intra_process_comms': True}],
        ),
    ]
))

本篇完。