參考資料：
https://www.icourse163.org/course/ISCAS-1002580008?tid=1003713012 //中國大學MOOC
https://www.bilibili.com/video/av23401751 //B站
《ROS操作系統入門講義》PDF下載
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第七章 rospy
一、rospy VS roscpp
1、位於 /opt/ros/kinetic/lib/python2.7/dist-packages/rospy //可以視為一個python的模塊
2、區別
（1）rospy沒有一個NodeHandle，創建publisher、subscriber等操作都被直接封裝成了rospy中的函數或類，調用起來簡單直觀
（2）一些接口的命名不一致
注：
- 相比於C++的開發，用Python來寫ROS程序開發效率大大提高
- 但Python的執行效率較低，同樣一個功能用Python運行的耗時會高於C++。因此我們開發SLAM、路徑規划、機器視覺等方面的算法時，往往優先選擇C++
- ROS中絕大多數基本指令，例如 rostopic, roslaunch 都是用python開發的，簡單輕巧
二、ROS中Python代碼的組織方式
1、單獨的python腳本：放於script/路徑下 //適用於簡單程序
your_package
——scripts/
————your_script.py
2、Python模塊 //體量較大的程序
your_package
——src/
————your_package/
——————_init_.py
——————modulefiles.py
——scripts/
————your_script.py
——setup.py
注：
- 在src下建立一個與package同名的文件夾，存放_init_.py和模塊文件
- 常用的ROS命令，大多數其實都是一個個Python模塊，源代碼存放在ros_comm倉庫的tools路徑下：https://github.com/ros/ros_comm/tree/lunar-devel/tools
三、rospy常用API
1、Node相關
2、Topic相關
（1）函數
（2）Publisher類
（3）Subscriber類
3、Service相關
（1）函數
（2）Service類（server）
（3）ServiceProxy類（client）
4、Param相關
（1）函數
5、時鍾相關
（1）函數
（2）Time類
（3）Duration類
（4）Rate類
四、topic in rospy
1、自定義消息及模塊生成
（1）gps.msg的定義：
string state #工作狀態 float32 x #x坐標 float32 y #y坐標
（2）消息模塊生成：創建的msg在catkin_make之后會在~/catkin_ws/devel/lib/python2.7/dist-packages/topic_demo下生成msg模塊（module）；隨后可以在python程序中通過 from topic_demo import gps 進行調用
2、消息發布節點
（1）topic_demo/scripts/pytalker.py：
（2）與C++的區別
- rospy中沒有設計NodeHandle句柄，創建topic、service等等操作都直接用rospy里對應的方法
- rospy中節點的初始化不一定得放在程序的開頭，在Publisher建立后再初始化也沒問題
- 消息的創建更加簡單，比如gps類型的消息可以直接用類似於構造函數的方式 gps(state,x,y) 來創建
- 日志的輸出方式不同：C++中是 ROS_INFO() ，而Python中是 rospy.loginfo()
- 判斷節點是否關閉的函數不同：C++用的是 ros::ok() 而Python中的接口是 rospy.is_shutdown()
注：roscpp和rospy的接口並不一致；ROS2中解決了這個問題，不同的客戶端庫rclcpp和rclpy等都是基於共同的核心ROS客戶端庫rcl來開發的
3、消息訂閱節點
（1）topic_demo/scripts/pylistener.py：
（2）與C++區別：rospy里沒有 spinOnce() ，只有spin()
注：建立完talker和listener之后，經過 catkin_make ，就完成了python版的topic通信模型
Python是解釋性語言，不需要使用Cmake進行編譯，可以直接運行，但是“message_generation”需要經過Cmake編譯，生成msg類型
五、service in rospy
1、srv文件 Greeting.srv
string name int32 age --- string feedback
注：必須先修改CMakeLists.txt文件，隨后catkin編譯系統會自動構建自定義的msg、srv和action文件，生成對應的C++、Python、LISP等語言下可用的庫或模塊
建立了一個msg或srv文件，不可以直接在程序中使用，必須在 CMakeLists.txt 中添加關於消息創建、指定消息/服務文件那幾個宏命令
2、提供服務節點（server）
（1）service_demo/scripts/server_demo.py：
（2）與C++區別：server端的處理函數
C++的handle_function()傳入的參數是整個srv對象的request和response兩部分，返回值是bool型，顯示這次服務是否成功地處理
Python的handle_function()傳入的只有request，返回值是response
3、服務請求節點（client）
（1）service_demo/scripts/client_demo.py：
六、param與time
1、相比roscpp中有兩套對param操作的API，rospy關於param的函數就顯得簡單多了，包括了增刪查改等：
rospy.get_param() ， rospy.set_param() ， rospy.has_param() ， rospy.delete_param() ， rospy.search_param() ， rospy.get_param_names()
2、param_demo：
3、時鍾：rospy中的關於時鍾的操作和roscpp是一致的，都有Time、Duration和Rate三個類 //Time標識的是某個時刻，如22:00；而Duration表示的是時長，如一周；
Time和Duration結構相同：
int32 secs #秒
int32 nsecs #納秒
（1）創建Time和Duration：都是 _init_(self,secs=0, nsecs=0) ,指定秒和納秒
time_now1 = rospy.get_rostime() #當前時刻的Time對象 返回Time對象 time_now2 = rospy.Time.now() #同上 time_now3 = rospy.get_time() #得到當前時間，返回float 4單位秒 time_4 = rospy.Time(5) #創建5s的時刻 duration = rospy.Duration(3*60) #創建3min時長
注：於Time、Duration之間的加減法和類型轉換，和roscpp中的完全一致
4、sleep
duration.sleep() #掛起 rospy.sleep(duration) #同上，這兩種方式效果完全一致 loop_rate = Rate(5) #利用Rate來控制循環頻率 while(rospy.is_shutdown()): loop_rate.sleep() #掛起，會考慮上次loop_rate.sleep的時間
注：Rate類中的sleep主要用來保持一個循環按照固定的頻率，會考慮上次sleep的時間，從而使整個循環嚴格按照指定的頻率
5、定時器Timer：不是用句柄來創建，而是直接 rospy.Timer(Duration, callback) ，第一個參數是時長，第二個參數是回調函數
def my_callback(event): #回調函數的傳入值是 TimerEvent 類型 print 'Timer called at ' + str(event.current_real)
rospy.Timer(rospy.Duration(2), my_callback) #每2s觸發一次callback函數 rospy.spin() #觸發回調函數
注：TimerEvent 類型包括以下屬性
rospy.TimerEvent
last_expected
理想情況下為上一次回調應該發生的時間
last_real
上次回調實際發生的時間
current_expected
本次回調應該發生的時間
current_real
本次回調實際發生的時間
last_duration
上次回調所用的時間（結束-開始）