重要參考：

課程鏈接:https://www.bilibili.com/video/BV1Ci4y1L7ZZ

講義鏈接:Introduction · Autolabor-ROS機器人入門課程《ROS理論與實踐》零基礎教程

10.4 nodelet

ROS通信是基于Node(節點)的，Node使用方便、易于擴展，可以滿足ROS中大多數應用場景，但是也存在一些局限性，由于一個Node啟動之后獨占一根進程，不同Node之間數據交互其實是不同進程之間的數據交互，當傳輸類似于圖片、點云的大容量數據時，會出現延時與阻塞的情況，比如：

現在需要編寫一個相機驅動，在該驅動中有兩個節點實現：其中節點A負責發布原始圖像數據，節點B訂閱原始圖像數據并在圖像上標注人臉。如果節點A與節點B仍按照之前實現，兩個節點分別對應不同的進程，在兩個進程之間傳遞容量可觀圖像數據，可能就會出現延時的情況，那么該如何優化呢？

ROS中給出的解決方案是：Nodelet，通過Nodelet可以將多個節點集成進一個進程。

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概念

nodelet軟件包旨在提供在同一進程中運行多個算法(節點)的方式，不同算法之間通過傳遞指向數據的指針來代替了數據本身的傳輸(類似于編程傳值與傳址的區別)，從而實現零成本的數據拷貝。

nodelet功能包的核心實現也是插件，是對插件的進一步封裝：

• 不同算法被封裝進插件類，可以像單獨的節點一樣運行；
• 在該功能包中提供插件類實現的基類：Nodelet；
• 并且提供了加載插件類的類加載器：NodeletLoader。

作用

應用于大容量數據傳輸的場景，提高節點間的數據交互效率，避免延時與阻塞。

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另請參考:

• nodelet - ROS Wiki

• nodelet/Tutorials/Running a nodelet - ROS Wiki

• common_tutorials/nodelet_tutorial_math at noetic-devel · ros/common_tutorials · GitHub

10.4.1 使用演示

在ROS中內置了nodelet案例，我們先以該案例演示nodelet的基本使用語法，基本流程如下：

1. 案例簡介；
2. nodelet基本使用語法；
3. 內置案例調用。

1.案例簡介

以“ros- [ROS_DISTRO] -desktop-full”命令安裝ROS時，nodelet默認被安裝，如未安裝，請調用如下命令自行安裝：

sudo apt install ros-<<ROS_DISTRO>>-nodelet-tutorial-math

在該案例中，定義了一個Nodelet插件類：Plus，這個節點可以訂閱一個數字，并將訂閱到的數字與參數服務器中的 value 參數相加后再發布。

需求:再同一線程中啟動兩個Plus節點A與B，向A發布一個數字，然后經A處理后，再發布并作為B的輸入，最后打印B的輸出。

2.nodelet 基本使用語法

使用語法如下：

nodelet load pkg/Type manager - Launch a nodelet of type pkg/Type on manager manager
nodelet standalone pkg/Type   - Launch a nodelet of type pkg/Type in a standalone node
nodelet unload name manager   - Unload a nodelet a nodelet by name from manager
nodelet manager               - Launch a nodelet manager node

3.內置案例調用

1.啟動roscore

roscore

2.啟動manager

rosrun nodelet nodelet manager __name:=mymanager

__name:= 用于設置管理器名稱。

3.添加nodelet節點

添加第一個節點：

rosrun nodelet nodelet load nodelet_tutorial_math/Plus mymanager __name:=n1 _value:=100

添加第二個節點：

rosrun nodelet nodelet load nodelet_tutorial_math/Plus mymanager __name:=n2 _value:=-50 /n2/in:=/n1/out

PS: 解釋

rosrun nodelet nodelet load nodelet_tutorial_math/Plus mymanager __name:=n1 _value:=100

1. rosnode list 查看，nodelet 的節點名稱是: /n1；
2. rostopic list 查看，訂閱的話題是: /n1/in，發布的話題是: /n1/out；
3. rosparam list查看，參數名稱是: /n1/value。

rosrun nodelet nodelet standalone nodelet_tutorial_math/Plus mymanager __name:=n2 _value:=-50 /n2/in:=/n1/out

1. 第二個nodelet 與第一個同理；
2. 第二個nodelet 訂閱的話題由 /n2/in 重映射為 /n1/out。

優化:也可以將上述實現集成進launch文件：

<launch><!-- 設置nodelet管理器 --><node pkg="nodelet" type="nodelet" name="mymanager" args="manager" output="screen" /><!-- 啟動節點1，名稱為 n1, 參數 /n1/value 為100 --><node pkg="nodelet" type="nodelet" name="n1" args="load nodelet_tutorial_math/Plus mymanager" output="screen" ><param name="value" value="100" /></node><!-- 啟動節點2，名稱為 n2, 參數 /n2/value 為-50 --><node pkg="nodelet" type="nodelet" name="n2" args="load nodelet_tutorial_math/Plus mymanager" output="screen" ><param name="value" value="-50" /><remap from="/n2/in" to="/n1/out" /></node></launch>

4.執行

向節點n1發布消息：

rostopic pub -r 10 /n1/in std_msgs/Float64 "data: 10.0"

打印節點n2發布的消息：

rostopic echo /n2/out

最終輸出結果應該是：60。

10.4.2 nodelet實現

nodelet本質也是插件，實現流程與插件實現流程類似，并且更為簡單，不需要自定義接口，也不需要使用類加載器加載插件類。

需求:參考 nodelet 案例，編寫 nodelet 插件類，可以訂閱輸入數據，設置參數，發布訂閱數據與參數相加的結果。

流程:

1. 準備；

2. 創建插件類并注冊插件;

3. 構建插件庫;

4. 使插件可用于ROS工具鏈；

5. 執行。

1.準備

新建功能包，導入依賴：?roscpp、nodelet；

2.創建插件類并注冊插件

#include "nodelet/nodelet.h"
#include "pluginlib/class_list_macros.h"
#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/Float64.h"namespace nodelet_demo_ns {
class MyPlus: public nodelet::Nodelet {public:MyPlus(){value = 0.0;}void onInit(){//獲取 NodeHandleros::NodeHandle& nh = getPrivateNodeHandle();//從參數服務器獲取參數nh.getParam("value",value);//創建發布與訂閱對象pub = nh.advertise<std_msgs::Float64>("out",100);sub = nh.subscribe<std_msgs::Float64>("in",100,&MyPlus::doCb,this);}//回調函數void doCb(const std_msgs::Float64::ConstPtr& p){double num = p->data;//數據處理double result = num + value;std_msgs::Float64 r;r.data = result;//發布pub.publish(r);}private:ros::Publisher pub;ros::Subscriber sub;double value;};
}
PLUGINLIB_EXPORT_CLASS(nodelet_demo_ns::MyPlus,nodelet::Nodelet)

3.構建插件庫

CMakeLists.txt配置如下：

...
add_library(mynodeletlibsrc/myplus.cpp
)
...
target_link_libraries(mynodeletlib${catkin_LIBRARIES}
)

編譯后，會在??工作空間/devel/lib/?生成文件：libmynodeletlib.so。

4.使插件可用于ROS工具鏈

4.1配置xml

新建 xml 文件，名稱自定義(比如:my_plus.xml)，內容如下：

<library path="lib/libmynodeletlib"><class name="demo04_nodelet/MyPlus" type="nodelet_demo_ns::MyPlus" base_class_type="nodelet::Nodelet" ><description>hello</description></class>
</library>

4.2導出插件

<export><!-- Other tools can request additional information be placed here --><nodelet plugin="${prefix}/my_plus.xml" />
</export>

5.執行

可以通過launch文件執行nodelet，示例內容如下：

<launch><node pkg="nodelet" type="nodelet" name="my" args="manager" output="screen" /><node pkg="nodelet" type="nodelet" name="p1" args="load demo04_nodelet/MyPlus my" output="screen"><param name="value" value="100" /><remap from="/p1/out" to="con" /></node><node pkg="nodelet" type="nodelet" name="p2" args="load demo04_nodelet/MyPlus my" output="screen"><param name="value" value="-50" /><remap from="/p2/in" to="con" /></node></launch>

運行launch文件，可以參考上一節方式向 p1發布數據，并訂閱p2輸出的數據，最終運行結果也與上一節類似。