12. Topic 话题📡 与 Message 消息📨

Topic 话题📡 与 Message 消息📨

在ROS（Robot Operating System）中，由于其分布式模块化的设计理念，一个完整的机器人任务会被分解成多个节点（Node）来实现。
这些节点之间需要协作，而最常用的通信方式就是通过话题（Topic）和消息（Message）。

🎮 游戏化理解

• 🕹️ 节点如玩家：
  • 超_note：马超，狂发"国服马超戴飞"
  • 姚_note：辅助，求"求上升加加加"
• 📡 话题如群聊：
  • 不同话题独立，像 QQ 群，避免消息混乱

🌐 一、话题（Topic）：节点通信的桥梁

🎯 场景设定

• 超声波传感器节点（超_Node）：属于 ssr_package，负责发布距离信息。📏
• 马达节点（马_Node）：属于 atr_pkg，负责订阅距离信息并控制底盘电机进行避障⚙️
• IMU 传感器节点（姚_Node）：属于 ssr_package，负责发布机器人的姿态信息（如旋转、倾斜等）。🌀

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1. 什么是话题？🤔

话题是 ROS 中节点之间进行持续通信的一种方式。消息会以一定频率不停地发送和接收，确保数据的实时性。节点通过话题的名称建立连接，就像加入一个共同的"QQ 群"一样💬

�� 示例：

• 话题名称： "快上车开黑群" 🎮
  • 超_Node 加入并发布距离信息，比如每 0.1 秒喊一句："前方距离 10 cm！" 📢
  • 马_Node 加入并接收这些信息，根据距离调整运动状态。🚗

话题名称是连接的关键，两个节点通过它快速"熟络"起来，实现跨包通信。🔗

2. 话题的特点 🌟

• 多方参与：一个话题可以有多个发布者（Publisher） 和多个订阅者（Subscriber） 👥
• 独立性：不同功能的节点（如传感器）通常使用独立的话题名称，避免消息混乱。🚦
• 灵活性：节点可以同时订阅或发布多个话题，适应复杂任务需求。🔄

🔍 扩展示例：

• 姚_Node（IMU 传感器）加入新话题 "只会辅助哥哥带我"，发布姿态信息。💃
• 超_Node 在"快上车开黑群"发布距离信息。📏
• 马_Node 可以灵活选择订阅这两个话题，分别获取距离和姿态数据。📊

3. 特殊情况：一个话题多个发布者 ⚠️

• 速度控制话题：导航节点和目标跟踪节点都可能发布速度指令到"速度指令"话题。🚀
• 注意事项：同一时刻只能有一个发布者"发言"，否则会造成指令冲突，导致机器人抖动或行为异常。ROS 需要额外的机制来协调。🛠️

通常都不会出现这种情况，因为一个话题只会有一个发布者，多个订阅者。

• 如果需要imu的节点，订阅imu的话题。
• 如果需要速度的节点，订阅速度的话题。

🌐总结（Topic）

1. 话题是节点间持续通信的方式，消息不停发送和接收🔄
2. 通过话题名称建立连接��
3. 支持多个发布者和订阅者👥
4. 传感器通常有独立话题，如超声波和 IMU 分开🚦
5. 速度控制话题可能有多个发布者，但需控制发言顺序⚠️

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📦 二、消息（Message）：话题中的数据载体

1. 什么是消息？📬

消息是话题中传输的数据，由发布者发送给订阅者。

• 超_Node 发布的消息可能是："前方距离 10 cm"📏
• 姚_Node 发布的消息可能是："倾斜角 15 度"🌀

消息通常以一定频率持续发送（"刷屏"），保证订阅者获取最新数据🔄

2. 消息的类型 📋

消息携带的数据类型各不相同，ROS 提供了多种消息类型：

• 标准消息包（std_msgs）：包含基础类型，如：

  • bool（布尔类型）：一个布尔变量，例如 data: true✅
  • byte（字节类型）：单个字节🔢
  • ByteMultiArray（字节数组）：包含数组和其他嵌套类型📦

• 嵌套组合：复杂消息类型由基础类型组合而成。🔗

🔎 查看消息类型的方法：

1. 打开 ROS Index。🌐
2. 搜索 std_msgs，选择与你 ROS 版本对应的条目。🔍
3. 点击 Website，进入消息类型列表页面。📄
4. 查看具体类型（如 bool 或 ByteMultiArray）的定义，了解其数据结构。📝

3. 自定义消息 🛠️

如果标准消息类型不够用，可以通过组合基础类型创建新消息类型。例如：

float32 distance  # 距离
float32 angle     # 角度

4. 类比 C 语言结构体 🧩

• 消息类型 ≈ 结构体类型：定义数据结构。
• 消息包 ≈ 结构体变量：具体的实例化数据。

总结📦

1. 是话题中传输的数据📬
2. 有多种类型，由基础类型（如 std_msgs）组合而成🧩
3. 可通过 ROS Index 查看定义🌐
4. 支持自定义类型🛠️

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🛠️ 三、发布者与订阅者：通信的参与者

• 发布者（Publisher）：发送消息的节点。
  • 示例：超_Node 发布距离信息到"快上车开黑群"。📢
• 订阅者（Subscriber）：接收消息的节点。
  • 示例：马_Node 订阅"快上车开黑群"获取距离信息。👂

一个节点可以同时是多个话题的发布者和订阅者。🔄

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🚧 四、协作实现避障任务

实现步骤 📋

1. 定义话题：
   • "快上车开黑群"：用于超声波距离信息��
   • "只会辅助哥哥带我"：用于 IMU 姿态信息（可选）🌀
2. 节点功能：
   • 超_Node（发布者）：每 0.1 秒发布距离消息到"快上车开黑群"📢
   • 马_Node（订阅者）：订阅"快上车开黑群"，接收距离信息👂
3. 逻辑处理：
   • 马_Node 根据距离判断：
     • 如果距离 < 10 cm，停止或转向🛑
     • 如果距离 > 10 cm，继续前进🚗
4. 执行动作：马_Node 控制底盘电机实现避障⚙️

系统架构 🏗️

• 节点：
  • 超_Node（ssr_package）
  • 马_Node（atr_pkg）
  • 姚_Node（ssr_package，可选）
• 话题：
  • "快上车开黑群"（超_Node → 马_Node）
  • "只会辅助哥哥带我"（姚_Node → 马_Node，可选）
• 消息流：
  • 超_Node → 距离消息 → 马_Node → 电机控制。

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